Транзисторный ключ с защитой по току, коммутация "-" Опции

[alux]

Для разрабатываемого датчика необходима схема коммутации нагрузки. Причем нужно коммутировать как "+", так и "-" питания.
Также нужно обеспечить защиту от короткого замыкания в нагрузке на уровне 0.5А. И, естественно, это должно быть простое и дешевое решение.

Нашел два оптимальных решения:
1) электронный предохранитель с использованием ОУ
http://www.computerbooks.ru/books/CAD/Book...%205/Index0.htm

2) статья Л. И. Ридико "Транзисторный ключ с защитой по току".
http://digit-el.com/files/circuits/highsw/highsw.html

Первое проблематично с точки зрения ограничения входного синфазного напряжения (может подскажите недорогой ОУ с напряжением питания +36В, который подходит под эту задачу, наподобие LM353 ?).

Второе, то, что надо.
Вопрос. Будет ли эта схема (Ридико) работоспособной при изменении полярности элементов для коммутации "-" питания?
Схему прикладываю.

В схеме присутствует защита от перенапряжения и переполюсовки питания.
Сигнал включения нагрузки выдает микроконтроллер. В качестве сигнализации срабатывания защиты будет использоваться оптрон.
Есть ли какие замечания по схеме?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Alex11]

То, что первое бросилось в глаза - питание через VT6 через обратный диод всегда поступает на выход (Вы его, похоже, нарисовали вверх ногами). Кроме того, напряжение на затворе близко к предельному, я бы изменил соотношения резисторов R8 и R10, так, чтобы напряжение на R8 не превышало 10 В. Кроме того, при указанных номиналах срабатывание по току будет где-то на 1 А, а не на 0.5, как Вы хотели.

[Garynych]

Мне когда то понравилась вот такая схемка... ежели кое что дорисовать то ваш сигнал "Error" можно получить...

Эскизы прикрепленных изображений

 

[alux]

Да, опечатка моя. Нужно вывод Source VT6 - через шунт на питание.
Ток срабатывания - I = U / R , 0.6 V / 1 Ом = 0.6 A. Шунт реально нужно сделать как в оригинальной статье - три в параллель 2.7 Ом. Тогда по мощности шунта достаточно использовать 0805 (0.125 Вт).

Номиналы сопротивлений оставил как в оригинальной статье - по 3.3 к. Вопрос был по поводу работоспособности этой схемы при коммутации "-".

Мне когда то понравилась вот такая схемка...

Эта схема не подходит. Нужен не ограничитель тока, а триггер, т.е. размыкать цепь нагрузки при превышении значения тока. При токе срабатывания на транзисторе будет выделяться приличная мощность.

[=AK=]

Для разрабатываемого датчика необходима схема коммутации нагрузки. Причем нужно коммутировать как "+", так и "-" питания.

Очень странное требование. Никогда такого не встречал. То есть, вам надо, чтобы отключенная нагрузка "плавала", не имея определенного потенциала?

В вашей схеме можно выбросить VT12, он совсем не нужен, а нижний конец R16 соединить с коллектором VT7.

VD6 тоже вообще не нужен, это лишняя деталь.

Защита по току нужна только одна, поскольку две сразу никогда не сработают. Вернее, срабатывать всегда будет только одна из двух, причем всегда одна и та же.

[Nemo2000]

А каково назначение VT2?

[alux]

Очень странное требование. Никогда такого не встречал.

Стандартное требование. Вот, например, здесь показаны схемы подключения датчиков с выходом N-P-N и P-N-P

В вашей схеме можно выбросить VT12, он совсем не нужен, а нижний конец R16 соединить с коллектором VT7.

Согласен. Дельное замечание.

VD6 тоже вообще не нужен, это лишняя деталь.
Защита по току нужна только одна, поскольку две сразу никогда не сработают. Вернее, срабатывать всегда будет только одна из двух.

Вот здесь не согласен. Нагрузка может подключаться по схеме P-N-P (LOAD_1) или N-P-N (LOAD_2) или обе сразу. И защита ключей работает независимо для каждой схемы. Поэтому сигнал ERROR формируется при срабатывании защиты LOAD_1 ИЛИ LOAD_2 ИЛИ обеих одновременно. А диоды VD6 нужны для того, чтобы развязать эти сигналы.

А каково назначение VT2?

Защита от переполюсовки питания.

Обязательны ли диоды VD4, VD5 ? Я так понимаю, они ограничивают выбросы напряжения на нагрузке при коммутации.

[Nemo2000]

Защита от переполюсовки питания.

А почему именно транзистор а не диод?
И еще вопросик. Согласно datasheet: Gate-to-Source Voltage +-20В. У вас 35 на истоке и 0 на затворе.

[alux]

А почему именно транзистор а не диод?
И еще вопросик. Согласно datasheet: Gate-to-Source Voltage +-20В. У вас 35 на истоке и 0 на затворе.

Поставил по привычке. Полевик нужно ставить в батарейных приложениях, когда падение напряжения на диоде критично. Вот здесь более подробно об этом. Да, в моей схеме достаточно диода для защиты от переполюсовки.

Вот, немного подкорректировал схему...

Сдвоенный диод действительно лишний. Коллекторы оптронов соединены по схеме с общим коллектором.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Nemo2000]

Поставил по привычке. Полевик нужно ставить в батарейных приложениях, когда падение напряжения на диоде критично. Вот здесь более подробно об этом. Да, в моей схеме достаточно диода для защиты от переполюсовки.

Вот, немного подкорректировал схему...

Спасибо

[Garynych]

>
> Вот, немного подкорректировал схему...
>
>

Дя... как то Вы очень уж медленно движетесь... к цели, возможно... Вы про 0805 говорили... или не Вы... мне, например, теперь R8 жалко... плохо ему будет...

[alux]

теперь R8 жалко... плохо ему будет...

Считаем. Ток течет через делитель 3.3к +3.3к = 6.6к при открытом VT12.
I = 35 / 6600 = ~5 mA
P = I^2 * R = ~0.090 Вт

Мощность 0805 = 0.125 Вт.
По-моему, достаточно.

[Garynych]

Теперь да, посчитали... Я говорил про вариант где R8 соединялся с коллектором VT12.

[evc]

...Согласен. Дельное замечание...

Я бы сразу выкинул еще и R12 и VT8 + R13, R14, R15 и R16, а затвор VT9 (ну там, общая точка с R21, R17 и VT10) подключил бы к эмиттеру VT7.
А можно вопрос: Вы, это, для себя делаете схемку или по работе?

[alux]

To evc.
И по работе, и для себя.
Еще более упростил схему. Так вы имели в виду?

Еще у меня сомнения, будет ли работать оптрон? Может его включить как-то иначе?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[=AK=]

Стандартное требование. Вот, например, здесь показаны схемы подключения датчиков с выходом N-P-N и P-N-P

Во-первых, к вам-то это какое имеет отношение?

А во-вторых, покажите мне емкостной датчик, который одновременно имеет и выход N-P-N , и выход P-N-P. Сроду такого не встречал, и уверен, что никто таких не делает.

Нагрузка может подключаться по схеме P-N-P (LOAD_1) или N-P-N (LOAD_2) или обе сразу.

Нафиг это надо, скажите на милость? Вы это сами придумали, "на всякий случай"?

[evc]

Во-первых, к вам-то это какое имеет отношение?

А во-вторых, покажите мне емкостной датчик, который одновременно имеет и выход N-P-N , и выход P-N-P.

Неправда ваша. Очень часто встречаются.

Нафиг это надо, скажите на милость? Вы это сами придумали, "на всякий случай"?

Магическое слово - универсальность.
Еще NC и NO обязательно, но это можно и программно, при настройке.

[=AK=]

Неправда ваша. Очень часто встречаются.

Ссылочку приведите, будьте добры. Хочется посмотреть на такое чудо и заодно восполнить пробелы в знаниях.

Еще более упростил схему. Так вы имели в виду?

Все бы ничего, но для этой схемы управляющий сигнал на входе должен иметь амплитуду порядка 20 В. Сомневаюсь, что это то, что вам хотелось.

Кроме того, при срабатывании защиты будет выгорать соседний кусок схемы:
- при срабатывании защиты верхнего МОП транзистора будет пробиваться затвор нижнего
- при срабатывании защиты нижнего МОП транзистора будет пробиваться затвор верхнего
- при срабатывании обеих защит сдохнут транзисторы схем защиты и VT12 от сквозного тока

Еще у меня сомнения, будет ли работать оптрон?

Оптрон-то сам по себе работать будет. А вот схема, в которой он используется - нет, не будет. Какой-то шанс заработать у нее появится, если вы выбросите R18 (вам что, одного R7 мало?), а номинал R7 увеличите хотя бы до 100к.


Вообще же ваши схемы напомнили мне старый анекдот.

Муж вечером ставит на тумбочку в изголовье кровати два стакана, один с водой, а другой пустой. Жена спрашивает:
- Дорогой, зачем ты ставишь эти стаканы?
- Дорогая, ну как ты не понимаешь: а вдруг я проснусь ночью и захочу пить...
- Ну а пустой-то зачем?
- А если проснусь и не захочу пить?!...

[evc]

Ссылочку приведите, будьте добры. Хочется посмотреть на такое чудо и заодно восполнить пробелы в знаниях.

Пожалуйста!

Все бы ничего, но для этой схемы управляющий сигнал на входе должен иметь амплитуду порядка 20 В. Сомневаюсь, что это то, что вам хотелось.

Нет. И 3,3В достаточно (ну даже и 1,7В) будет.

Кроме того, при срабатывании защиты будет выгорать соседний кусок схемы:
- при срабатывании защиты верхнего МОП транзистора будет пробиваться затвор нижнего
- при срабатывании защиты нижнего МОП транзистора будет пробиваться затвор верхнего
- при срабатывании обеих защит сдохнут транзисторы схем защиты и VT12 от сквозного тока

Этого достаточно легко избежать, только поставить резистор в коллекторной цепи VT12...
Насчет R7 и R18 - согласен с вами полностью.

[=AK=]

Пожалуйста!

Спасибо. Жаль только, там даташитов нет. Хотелось посмотреть, как они ухитрились при помощи 4 проводов (из которых 2 - земля и питание, как я понимаю) обеспечить одновременно PNP+NPN+NO+NC

А без даташита всегда существует серьезная вероятность, что "фантастические результаты" появились не вследствие работы инженеров, а вследствие опечатки того (технически не очень грамотного) клерка, который вбивал данные в таблицу. Ну поставил он, например, + вместо /, ему-то какая разница...

Нет. И 3,3В достаточно (ну даже и 1,7В) будет.

"Это вряд ли..." (с) товарищ Сухов, "Белое солнце пустыни"

[alux]

Сомневаюсь, что это то, что вам хотелось.

Последняя модификация схемы на мой взгляд - плохая идея (в которой затвор VT9 подключен к эмитеру VT12).
Да, один резистор в коллекторной цепи оптрона лишний.


Согласен, ОДНОВРЕМЕННОЕ включение нагрузки по схеме N-P-N и P-N-P - лишнее.

PS. Вот так должно работать...

PS2. Тьфу, забыл исправить VT6. Исправлено.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[evc]

"Это вряд ли..." (с) товарищ Сухов, "Белое солнце пустыни"

А что вы ожидали от уважаемого товарища? У него же специальность другая. /может и у вас? /

...на мой взгляд - плохая идея...

А на самом деле эта "плохая идея" была единственная рабочая в вашей схеме. И работать она будет по той же самой причине, по которой не будет работать ваша, так называемая, "защита по току".

ПП Подключение VT6, это новая (нано-) технология наверное?

[alux]

по которой не будет работать ваша, так называемая, "защита по току".

Конкретнее можно? Про причину...

[alux]

И все-таки она работает!

Так-что, уважаемый evc, заберите свои слова

не будет работать ваша, так называемая, "защита по току".

обратно

PS. Резисторы R10, R24 можно выбросить. Таким образом, окончательный вариант схемы выглядит так:

Эскизы прикрепленных изображений

 

[=AK=]

Нет. И 3,3В достаточно (ну даже и 1,7В) будет.

А что вы ожидали

Я ожидаю, что при указанных вами 1.7В на входе схемы, приведенной в посте №15, на эмиттере VT12 (и, соответственно, на затворе N-канального VT9) будет примерно 1.1...1.2 В. Я ожидаю, что при таком напряжении N-канальный VT9, для которого пороговое напряжение на затворе равно 1В, а рабочее 4.5..10 В, не сможет включить нагрузку.

Я ожидаю, что ток коллектора VT12 примерно равен его току эмиттера. Поэтому падение напряжения на R8 будет примерно таким же, как падение напряжения на R16 - которое, как указывалось выше, равно 1.1...1.2 В. Вследствие этого я ожидаю, что напряжение на R8 будет примерно равно напряжению на R16. Следовательно, напряжение затвор-исток Р-канального VT9 будет примерно таким же, как напряжение на затворе N-канального VT9. Вследствие этого, я ожидаю, что P-канальный VT9 тоже будет неспособен включить свою нагрузку.

Ознакомьтесь:

PS. Резисторы R10, R24 можно выбросить. Таким образом, окончательный вариант схемы выглядит так:

Замечания:

1) Напряжение затвор-исток включенного P-канального VT6 будет равно примерно 1/3 напряжения питания, т.е. около 12 В. А напряжение затвор-исток включенного P-канального VT6 будет равно примерно 1/2 напряжения питания, т.е. около 17 В. Вряд ли это сделано намеренно. Криминала в этом нет, но некрасиво как-то, неряшливо. Я бы переключил левый конец R14 непосредственно на коллектор VT12 и одновременно увеличил бы его хотя бы до 33 к (а чего зря бомбить? берегите электроэнергию).

2) Катод VD5 должен быть подключен к той же шине питания, куда включена нагрузка, иначе он не имеет смысла. Я сильно сомневаюсь, что нагрузка включается параллельно VD5. Я думаю, нагрузка подключена к шине питания +35 В. Значит, катод VD5 тоже должен быть подключен именно туда, а не к катоду VD6

[evc]

Так-что, уважаемый evc, заберите свои слова...

Не смешите меня, пожалуйста! С тех пор как я это писал, вы изменили свою схему уже несколько раз.
Но ничего, я рад за вас!

Я ожидаю ...

Да да. На счет 1,7В я погорячился, но вы писали "сигнал на входе должен иметь амплитуду порядка 20 В", а это тоже не так, даже и если "рабочее 4.5..10 В", хотя нагрузку N-канальный сможет включить еще при 3В на затворе или 3,6В на базе VT12(сопротивление drain-source 0.1, ток порядка 0,1 .. 0,2А). Так что 5В будет вполне достаточно ... ну да ладно, автору виднее как для него лучше сделать.

[=AK=]

Да да. На счет 1,7В я погорячился, но вы писали "сигнал на входе должен иметь амплитуду порядка 20 В", а это тоже не так, даже и если "рабочее 4.5..10 В", хотя нагрузку N-канальный сможет включить еще при 3В на затворе или 3,6В на базе VT12

Видите ли, в чем проблема... При указанных мною 20 В та схема будет гарантированно работать при любом раскладе и при любых транзисторах. А ваше "сможет включить еще при 3В на затворе" относится к конкретному транзистору и отнюдь не гарантируется его изготовителем. Увы, многие радиолюбители не понимают, что для расчетов схем нельзя пользоваться "типичными" характеристиками...

[evc]

...относится к конкретному транзистору и отнюдь не гарантируется его изготовителем...

Позвольте, я с этим не соглашусь на все 100, так как, с одной стороны, это все таки International Rectifier, а с другой стороны - есть транзисторы с напряжением отсечки 0,4В (например), но схема разрабатывается с использованием конкретного транзистора. Если транзистор заменить, то и мои 1,7В могли бы оказаться рабочими...

...многие радиолюбители не понимают...

Топик стартер не любитель, он сам сказал что занимается этим профессионально ...

[alux]

С учетом замечаний =AK= схема выглядит следующим образом:

PS. Спасибо всем за содействие.

PS2. Herz, поправил. Вопрос. Есть ли необходимость в резисторах R11, R25 ?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

1) Напряжение затвор-исток включенного P-канального VT6 будет равно примерно 1/3 напряжения питания, т.е. около 12 В. А напряжение затвор-исток включенного P-канального VT6 будет равно примерно 1/2 напряжения питания, т.е. около 17 В.

Здесь нет опечатки?

С учетом замечаний =AK= схема выглядит следующим образом:

Не тот резистор увеличили.

Сообщение отредактировал Herz - May 2 2010, 13:45

[alux]

Напряжение затвор-исток включенного P-канального VT6 будет равно примерно 1/3 напряжения питания, т.е. около 12 В.

Где вы видите 1/3 напряжения питания на затворе?
В обеих случаях при открытом транзисторе на затворе будет 1/2 питания.

[Herz]

PS2. Herz, поправил. Вопрос. Есть ли необходимость в резисторах R11, R25 ?

По большому счёту - нет, как и в транзисторах VT7, VT14. Они вряд ли когда-нибудь откроются. Индикацию срабатывания защиты в оригинальной статье предлагалось сделать по-другому, даже проще. Непонятно, зачем Вы попытались пойти другим путём.

[=AK=]

Здесь нет опечатки?

Есть. Должно быть:
1) Напряжение затвор-исток включенного P-канального VT6 будет равно примерно 1/3 напряжения питания, т.е. около 12 В. А напряжение затвор-исток включенного N-канального VT9 будет равно примерно 1/2 напряжения питания, т.е. около 17 В.

Где вы видите 1/3 напряжения питания на затворе?
В обеих случаях при открытом транзисторе на затворе будет 1/2 питания.

Для P-канального Uзи=Vcc*(R8||R14)/(R16+(R8||R14))

Индикацию срабатывания защиты в оригинальной статье предлагалось сделать по-другому, даже проще. Непонятно, зачем Вы попытались пойти другим путём.

Это как раз понятно. В статье использовались полевики с пороговым не менее 2 В, поэтому они надежно закрывались даже со светодиодом в коллекторе транзистора защиты. А топикстартер использовал полевики с пороговым 1 В, в силу чего светодиод там ставить уже нельзя

[alux]

Для P-канального Uзи=Vcc*(R8||R14)/(R16+(R8||R14))

Где вы видите параллельное соединение R8, R14 ? R14 ограничивает ток базы VT8.
Повторяю, при открытом VT12 на затворах будет приблизительно половина питания.

По большому счёту - нет, как и в транзисторах VT7, VT14. Они вряд ли когда-нибудь откроются.

Но они все же открываются при срабатывании защиты . =AK= правильно заметил, что у меня полевики с Ugs min = 1 V. Поэтому, если включить светодиоды оптрона как в оригинальной статье, то это не позволит при срабатывании защиты обеспечить надежное закрывание полевых транзисторов.

[=AK=]

Где вы видите параллельное соединение R8, R14 ?

На вашей схеме в сообщении 24

R14 ограничивает ток базы VT8.

Угу. И одновременно оказывается включенным параллельно R8. Поскольку потенциал базы VT8 мало отличается от потенциала эмиттера, всего на 0.5-0.6 В. Это значит, что падение напряжения на R14 будет всего-то на 0.5-0.6 В меньше, чем падение напряжения на R8. Это значит, что через них течет почти одинаковый ток.

Повторяю, при открытом VT12 на затворах будет приблизительно половина питания.

Вы думаете, повторение магических заклинаний может повлиять на поведение схемы? Увы, опыт показывает, что они таки не влияют.

[alux]

На вашей схеме в сообщении 24

Мы смотрим на разные схемы. С учетом ваших замечаний (переключить левый конец R14 непосредственно на коллектор VT12 ) в сообщении №29 показана исправленная версия. И в этой версии на затворах (повторю еще раз ) будет половина питания. Это показывает и теория и практика.
На всякий случай померил напряжение тестером на плате. Половина питания.

[=AK=]

Мы смотрим на разные схемы. С учетом ваших замечаний (переключить левый конец R14 непосредственно на коллектор VT12 ) в сообщении №29 показана исправленная версия.

Тогда почему вы в сообщении №31 возражаете на мое сообщение №25? Вы что, думаете, что сообщение №25 относится к схеме, опубликованной в сообщении №29?

[Herz]

Но они все же открываются при срабатывании защиты .

Это очень ненадёжно - думаю, Вы сами понимаете - почему.
А что Вам мешало применить полевики с большим пороговым? Запаса по питанию хватает многократно. А так - не только индикацию защиты пришлось делать через... , так и надёжное закрытие полевиков под вопросом. Ведь при срабатывании триггера общее падение напряжения на нём (состоящее из Uбэ = 0.6-0.7В + Uкэ нас ~= 0.4В) легко может превысить 1В.

[alux]

Вы что, думаете, что сообщение №25 относится к схеме, опубликованной в сообщении №29?

Прошу прощения, я был не прав. Запутался...
Главное, что есть результат - схема работает.

А что Вам мешало применить полевики с большим пороговым?

Для экономии места и денег решено применить сдвоенный полевой транзистор (P- + N-channel).
С напряжением пробоя Uси более 35 В у International Rectifier есть только два: IRF7343, IRF7350. Выбрал первый, так как он имеет меньшее сопротивление канала.

[=AK=]

Это очень ненадёжно

А по-моему, вполне надежно, особенно если R7 увеличить раз в 10.

Но если уж всерьез озаботиться этим вопросом, то все проблемы решаются включением резисторов (сопротивлением , скажем, по 33 Ома) в эмиттеры VT13, VT14, VT7, VT3. Резисторы R25, R11 при этом можно будет выбросить. Полезно также использовать сдвоенные транзисторы (BC847BS, BC857BS) в парах (VT13, VT14) и (VT7, VT3).

[Herz]

А по-моему, вполне надежно, особенно если R7 увеличить раз в 10.

Номинал этого резистора на режимы работы транзисторов VT14, VT7 влияния не оказывает. Теоретически, эти транзисторы в таком включении открываться вообще не должны, ведь напряжение на резисторах R25, R11 близко к нулю. Сейчас они работают в линейном режиме, но имеют полное право отказаться, если разброс Uбэ нас у конкретных экземпляров окажется не их пользу или при изменениях температуры.

Но если уж всерьез озаботиться этим вопросом, то все проблемы решаются включением резисторов (сопротивлением , скажем, по 33 Ома) в эмиттеры VT13, VT14, VT7, VT3. Резисторы R25, R11 при этом можно будет выбросить. Полезно также использовать сдвоенные транзисторы (BC847BS, BC857BS) в парах (VT13, VT14) и (VT7, VT3).

Сомневаюсь, чтобы такого номинала было достаточно для кардинального изменения ситуации. Разве что со сдвоенными транзисторами. (Это сборки или один кристалл?) А больший приведёт к ухудшению условий закрытия мосфетов. Которые (условия) и так, имхо, не ахти.

[alux]

Теоретически, эти транзисторы в таком включении открываться вообще не должны, ведь напряжение на резисторах R25, R11 близко к нулю.

напряжение на резисторах R25, R11 будет равно напряжению на переходе БЭ открытых VT3, VT13. Возможно действительно, как посоветовал =AK= добавить в цепи эмитеров VT7, VT14 резисторы по 33 Ом, тогда пороговое напряжение для них будет выше, чем для VT3, VT13.

С Uce ~= 0.4V - это вы загнули. По даташиту максимум 250 мВ, типично 90 мВ.

[Herz]

напряжение на резисторах R25, R11 будет равно напряжению на переходе БЭ открытых VT3, VT13.

С одной поправкой. За вычетом напряжений на переходах БЭ транзисторов VT7, VT14. Которые такого же порядка.

Возможно действительно, как посоветовал =AK= добавить в цепи эмитеров VT7, VT14 резисторы по 33 Ом, тогда пороговое напряжение для них будет выше, чем для VT3, VT13.

И тогда VT7, VT14 не откроются совсем...

С Uce ~= 0.4V - это вы загнули. По даташиту максимум 250 мВ, типично 90 мВ.

Что ж, моё дело - предупредить...

[=AK=]

Теоретически, эти транзисторы в таком включении открываться вообще не должны, ведь напряжение на резисторах R25, R11 близко к нулю.

Уж зачем вы сюда это падение приплели - уму непостижимо. Да хоть совсем уберите эти резисторы, схема только лучше будет работать без них.

Сейчас они работают в линейном режиме, но имеют полное право отказаться, если разброс Uбэ нас у конкретных экземпляров окажется не их пользу или при изменениях температуры.

Нет ничего плохого в том, что они работают в линейном режиме. Главное - чтобы схема выполняла свою функцию.

Рассмотрим, каковы режимы транзисторов после срабатывания защиты. Для простоты рассмотрим только нижний узел, VT13-VT10
После срабатывания защиты транзисторы VT13, VT10 открыты. На затворе VT9 напряжение примерно 0.6...0.7 В. Ток через R15 равен примерно 10 мА. Этот ток примерно в равной пропорции протекает по двум путям:
- эмиттер-коллектор VT10 -- база-эмиттер VT13
- эмиттер-база VT10 -- коллектор-эмиттер VT13
Если не учитывать разброса параметров VT10, VT13, эти токи равны, по 5 мА. Если же учитывать, то могут быть несколько неравны. Насколько? После изучения даташитов можно найти более точный ответ, а пока, "на глазок", примем, что они будут отличаться в худшем случае не более чем, скажем, в 5 раз, то есть, ток коллектора VT13 будет не менеe 1.7 мА.

Поскольку база VT14 подключена (через R25) к базе VT13, то через коллектор VT14 тоже будет течь ток. Гарантированно. Только величина этого тока не обязательно будет равна току коллектора VT13 - как за счет небольшого падения на R25 (которое, тем не менее, не играет никакой существенной роли), так и за счет разброса параметров VT13, VT14. Опять примем для простоты, что токи могут отличаться раз в 5, следовательно, минимальный ток коллектора VT14 составит не менее 0.3 мА.

Tока 0.3 мА вполне достаточно для работы оптрона. Конечно, его CTR при малых токах будет маленьким, не 100%, а порядка 20%. Тем не менее, даже если ток коллектор VT11 составит 0.3мА*20% = 60 мкА, этого будет достаточно для правильной работы схемы, если R7 увеличить до 100 к.

Номинал этого резистора на режимы работы транзисторов VT14, VT7 влияния не оказывает.

Ага. И не должен.
Он оказывает влияние на то, появится ли на выходе оптронов активный низкий уровень после срабатывания защиты.

И тогда VT7, VT14 не откроются совсем...

С чего бы это?
Введение резисторов в эмиттеры выравняет токи через транзисторы в парах (VT13, VT14) и (VT7, VT3). 33 Ома в эмиттерах всех перечисленных транзисторов (а не одних только VT7,VT14) даст весьма радикальное выравнивание токов. Даже 22 Ома будет вполне достаточно для надежной работы.

О распределении тока между транзисторами псевдотиристоров можно особо не заботиться. При использoвании комплeментарных транзисторов oни хорошо выравниваются даже без принятия дополнительных мер. Приведенное мною в качестве примера соотношение токов в 5 раз - это много, на практике будет меньше. Но если уж совсем паранойей страдать, то достаточно уменьшить номинал R9, R17 до 330 Ом. Это гарантирует, что после срабатывания защиты ток коллекторов VT3, VT13 будет не менее ~2 мА.

[Herz]

Уж зачем вы сюда это падение приплели - уму непостижимо.

Следите за языком, уважаемый. Вы опять стремитесь выйти за рамки приличий. Не пойму - зачем...
А падение было "приплетено" сюда для того, чтобы показать, что если нет указанного падения (вследствии равности база-эмиттерных напряжений), то нет и базового тока. Точнее, может быть мизерным, а может и не быть вовсе. А поскольку транзистор VT14 - биполярный, то коллекторного тока без базового не будет. Не думал, что Вам нужно это напоминать.

=AK=, я не собираюсь с Вами спорить, это не доставляет мне никакого удовольствия. Даже наоборот. Увольте меня от Ваших выпадов. Я лишь замечу, с чем не согласен. А выводы делать автору. Или не делать.

Поскольку база VT14 подключена (через R25) к базе VT13, то через коллектор VT14 тоже будет течь ток. Гарантированно. Только величина этого тока не обязательно будет равна току коллектора VT13 - как за счет небольшого падения на R25 (которое, тем не менее, не играет никакой существенной роли), так и за счет разброса параметров VT13, VT14. Опять примем для простоты, что токи могут отличаться раз в 5, следовательно, минимальный ток коллектора VT14 составит не менее 0.3 мА.

Мне не понятно, на чём строится это убеждение. И даже количественная оценка. Оставляю Ваши "расчёты" на Вашей совести. Пока ничем, кроме жирного шрифта выделенное не гарантируется. Или этого достаточно?
Я же считаю, что вследствие разброса параметров рассматриваемых транзисторов падение напряжения на база-эмиттерном переходе VT13 может оказаться слишком низким для достаточного базового тока VT14 и коллекторный ток последнего не определён практически ничем. И увеличение номинала R7 (кстати, почему именно до 100к?) для спасения ситуации выглядит партизанщиной.
Сейчас положение несколько спасает тот факт, что Uкб нас несколько выше, чем это падение у транзистора в активном режиме и разброс у этих экземпляров оказался небольшим, так что какой-то базовый ток у VT14 всё-таки есть. В реальности разброс может оказатся существенно выше. Кроме того, вполне вероятно, что VT13 конструктивно окажется в более нагреваемом месте, чем VT14. С ростом температуры его (VT13) Uбэ будет падать быстрее и, соответственно, будет падать и так небольшой базовый ток VT14.
Если же резистор R25 убрать совсем и соединить база-эмиттерные переходы этих транзисторов параллельно, то куда потечёт больший базовый ток - неизвестно. Вполне может получиться, что транзистор VT14 войдёт в насыщение, а VT13 так и не откроется.

alux, а Вы покажите Вашу модификацию схемы автору той, что была взята за основу. На Сахаре. Пусть он выскажет свои соображения. Думаю, ему будет приятно Вам помочь разобраться.

С чего бы это?
Введение резисторов в эмиттеры выравняет токи через транзисторы в парах (VT13, VT14) и (VT7, VT3). 33 Ома в эмиттерах всех перечисленных транзисторов (а не одних только VT7,VT14) даст весьма радикальное выравнивание токов. Даже 22 Ома будет вполне достаточно для надежной работы.

Опять. Торопясь спорить, Вы даже не особо обратили внимание, что автор намеревался поставить дополнительные резисторы лишь в эмиттерные цепи транзисторов VT7,VT14 и моё замечание относилось именно к этому случаю.

[alux]

По поводу защиты от дурака...
Как правило на объекте монтаж датчиков делают методом тыка.
При этом если на выводLOAD_1 подать "-", а на вывод GND подать "+35В" , то сгорает VD5 (или источник питания +35В).
Если на вывод LOAD_2 подать "+35В", а на вывод +35V подать "-", то сгорает VD6 (или источник питания +35В).

Решений этой проблемы я вижу два:
1) выбросить эти диоды.
2) для защиты от переполюсовки вместо диода VD2 в шине питания +35 В включить P-канальный транзистор, так как я рисовал в первой схеме, только с большим допустимым напряжением ЗИ. А в шине GND включить такой же N-канальный транзистор. При этом диоды VD5, VD6 включить к истокам соответствующих транзисторов.
Кстати, если применить такой же транзистор IRF7343, у которого напряжение ЗИ +/-20 В, затвор можно подключить через резистивный делитель 100к + 100к : один резистор между ЗИ, второй - между З и GND (для P-канального).

Еще варианты?

А падение было "приплетено" сюда для того, чтобы показать, что если нет указанного падения (вследствии равности база-эмиттерных напряжений), то нет и базового тока. Точнее, может быть мизерным, а может и не быть вовсе.

Я тоже не могу понять почему не будет напряжения на базе VT14 после срабатывании защиты? И какую равность напряжений БЭ вы имели в виду? Оно равно не нулю (точнее, около нуля, как вы говорили), а напряжению открытого VT13 (~ 0.6 В). Это показывает и тестер, если вы не верите.

alux, а Вы покажите Вашу модификацию схемы автору той, что была взята за основу.

Это была его идея (Л.И.) - включить оптроны в коллекторные цепи отдельных транзисторов
Вопрос с добавочными резисторами пока остался открытым.

PS. Здесь схема коммутации с защитой от дурака.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Herz]

Я тоже не могу понять почему не будет напряжения на базе VT14 после срабатывании защиты? И какую равность напряжений БЭ вы имели в виду? Оно равно не нулю (точнее, около нуля, как вы говорили), а напряжению открытого VT13 (~ 0.6 В). Это показывает и тестер, если вы не верите.

Оно будет, в этом нет сомнений. И именно около 0.6 - 0.7В Но дело как раз в том, что для открытия биполярному транзистору нужен базовый ток, просто напряжения ещё не достаточно. Переход база-эмиттер у него представляет собой диод, падение напряжения на котором может иметь некоторый разброс, как в зависимости от протекающего базового тока, так и технологический. Теперь представьте, что на прямосмещённом переходе б-э VT13 0.6В, для смещения базового перехода (и возникновению базового, а как следствие, и коллекторного тока) VT14 требуется, как минимум столько же. Или, что реально, 0.61В. Тогда на его базовом резисторе напряжение будет близко к нулю и заметного базового тока просто не возникнет.

[=AK=]

Мне не понятно, на чём строится это убеждение. И даже количественная оценка.

Я не поленился погонять Spice симуляцию для этого узла, задавая транзисторы с разбросом основных параметров, превышающим указанные в даташите границы.

Я же считаю, что вследствие разброса параметров рассматриваемых транзисторов падение напряжения на база-эмиттерном переходе VT13 может оказаться слишком низким для достаточного базового тока VT14 и коллекторный ток последнего не определён практически ничем.

А на чем ваши высказывания основаны? Хоть бы какой-нибудь расчет от вас увидеть, а то все слова, слова...

увеличение номинала R7 (кстати, почему именно до 100к?)

Закон Ома. Если ток фототранзистора равен 60 мкА, то при напряжении питания 5 В сопротивление резистора нагрузки должно быть более 83.3 к. Тогда фототранзистор войдет в насыщение, а на выходе будет полный размах. Вам даже такие вещи надо разжевывать?

Это была его идея (Л.И.) - включить оптроны в коллекторные цепи отдельных транзисторов

Я вам другую идею подкину. Включите свои оптроны так, как показано на рисунке:



Теперь включенный оптрон говорит о том, что ключ включен, а выключенный - что или ключ выключен, или сработала защита.

[alux]

Интересно. А зачем диоды последовательно со светодиодами оптрона?

[=AK=]

зачем диоды последовательно со светодиодами оптрона?

Если без них, то при выключенном ключе на светодиоды будет приложено обратное напряжение, а они этого не терпят (по-хорошему, их надо бы резисториками зашунтировать, чтобы ток утечки диодов прошел мимо светодиодов).

Еще один вариант - включить светодиоды оптронов последовательно с резисторами R8 и R21. Тогда и диоды не нужны. Однако затворы надо будет все-таки притянуть к земле и питанию:

По поводу защиты от дурака...
Как правило на объекте монтаж датчиков делают методом тыка.
При этом если на выводLOAD_1 подать "-", а на вывод GND подать "+35В" , то сгорает VD5 (или источник питания +35В).
Если на вывод LOAD_2 подать "+35В", а на вывод +35V подать "-", то сгорает VD6 (или источник питания +35В).

Надо полагать, вы имели ввиду VD4 вместо VD5. А также VD5 вместо VD6.

Решений этой проблемы я вижу два:
1) выбросить эти диоды.
2) для защиты от переполюсовки вместо диода VD2 в шине питания +35 В включить P-канальный транзистор, так как я рисовал в первой схеме, только с большим допустимым напряжением ЗИ. А в шине GND включить такой же N-канальный транзистор. При этом диоды VD5, VD6 включить к истокам соответствующих транзисторов.
Кстати, если применить такой же транзистор IRF7343, у которого напряжение ЗИ +/-20 В, затвор можно подключить через резистивный делитель 100к + 100к : один резистор между ЗИ, второй - между З и GND (для P-канального).

Еще варианты?

Правильный вариант - использовать источник питания +35 с защитой по току. А диоды VD4, VD5 должны иметь макс. ток, намного больший, чем ток защиты БП.

[Herz]

Я не поленился погонять Spice симуляцию для этого узла, задавая транзисторы с разбросом основных параметров, превышающим указанные в даташите границы.

То есть, таким, при котором Uбэ VT13 будет менее 580мВ, а Uбэ VT14 - более 700мВ? Покажите и я готов признать Вашу правоту.

А на чем ваши высказывания основаны? Хоть бы какой-нибудь расчет от вас увидеть, а то все слова, слова...

А какой расчёт Вам нужен? Вы же закон Ома знаете. Вычтите из 0.6В 0.6В и поделите результат на 3.3к. Это и будет базовый ток VT14. Каким будет коллекторный, разжёвывать не надо?

Закон Ома. Если ток фототранзистора равен 60 мкА, то ...
...
Tока 0.3 мА вполне достаточно для работы оптрона. Конечно, его CTR при малых токах будет маленьким, не 100%, а порядка 20%. Тем не менее, даже если ток коллектор VT11 составит 0.3мА*20% = 60 мкА, этого будет достаточно для правильной работы схемы

Это тоже не расчёты, извините, а всего лишь допущения.

Это была его идея (Л.И.) - включить оптроны в коллекторные цепи отдельных транзисторов
Вопрос с добавочными резисторами пока остался открытым.

Тогда не понятно, почему остался открытым.
А что, если включить светодиод оптрона последовательно с R21? Тогда закрытый ключ (или сработавшая защита) закроет фототранзистор и логика работы индикации просто поменяется на обратную.
P.S. Ага, уже опередили...

Сообщение отредактировал Herz - May 4 2010, 12:55

[alux]

Тогда не понятно, почему остался открытым.

Я имел в виду для Леонида Ивановича вопрос остался открытым. Мне интересно, что он думает по вашему спору.

Надо полагать, вы имели ввиду VD4 вместо VD5. А также VD5 вместо VD6.

На схеме, которую выложил в посте №46 горят диоды VD5, VD6. Там нумерация изменилась.

[=AK=]

То есть, таким, при котором Uбэ VT13 будет менее 580мВ, а Uбэ VT14 - более 700мВ? Покажите и я готов признать Вашу правоту.

Та строчка из даташита, которую вы привели, может относиться только к VT14, который вполне может оказаться в активном режиме, как вы сами заметили ранее. А VT13, увы, находится в глубоком насыщении: если его ток коллектора равен 2 мА (как в приведенной вами строке), то ток базы равен 8 мА, поскольку в сумме они должны составить 10 мА. Следовательно, к VT13 относится не эта строка даташита, а предыдущая, в которой база-эмиттерное напряжение на 100 мВ больше. Что соответствует Uбэ для VT13 порядка 650мВ как минимум. Со всеми вытекающими последствиями

[alux]

Еще один вариант - включить светодиоды оптронов последовательно с резисторами R8 и R21.

Отличная мысль! Хотя в отличии от схемы, в которой светодиоды включены через отдельные транзисторы, в этой нужно делать лишнюю проверку условия, чтобы различить ситуацию КЗ и выключенный полевик.

[Herz]

Та строчка из даташита, которую вы привели, может относиться только к VT14, который вполне может оказаться в активном режиме, как вы сами заметили ранее. А VT13, увы, находится в глубоком насыщении: если его ток коллектора равен 2 мА (как в приведенной вами строке), то ток базы равен 8 мА, поскольку в сумме они должны составить 10 мА. Следовательно, к VT13 относится не эта строка даташита, а предыдущая, в которой база-эмиттерное напряжение на 100 мВ больше. Что соответствует Uбэ для VT13 порядка 650мВ как минимум. Со всеми вытекающими последствиями

Уже почти готов согласиться.
Одна лишь загвоздка: в строке выше приведено лишь типичное напряжение насыщения. На которые Вы, кажется, сами не рекомендовали ориентироваться в расчётах. Не допускаете случая, что для несдвоенных транзисторов у VT13 оно может оказаться ниже тех же 700мВ, а для VT14 потребуется больше?

Отличная мысль! Хотя в отличии от схемы, в которой светодиоды включены через отдельные транзисторы, в этой нужно делать лишнюю проверку условия, чтобы различить ситуацию КЗ и выключенный полевик.

Ну, выключен или нет полевик, Вы же знаете по управляющему сигналу.

[=AK=]

в отличии от схемы, в которой светодиоды включены через отдельные транзисторы, в этой нужно делать лишнюю проверку условия, чтобы различить ситуацию КЗ и выключенный полевик.

Если вас это напрягает, можете включить шоттки диод между входом схемы и выходом ошибки. Который обеспечит низкий уровень на выходе, если на входе ноль.

Одна лишь загвоздка: в строке выше приведено лишь типичное напряжение насыщения.

Типичное оказалось на 100 мВ больше. Следовательно, минимальное и максимальное тоже будут примерно на 100 мВ больше. Для надежности, возьмем минимальное не на 100 мВ больше, а всего на 70 мВ. Получим консервативную оценку в 580+70 = 650 мВ.

На которые Вы, кажется, сами не рекомендовали ориентироваться в расчётах.

Очевидно, вы восприняли мои слова так, будто вообще нельзя пользоваться типичными значениями, приводимыми в даташитах. К сожалению, вы восприняли мои слова превратно. Я научу вас, как правильно пользоваться типичными значениями, на нижеследующем примере.

В даташите на BC847 приведен график типичной зависимости коллекторного тока от напряжения база-эмиттер. Для наглядности я привожу график из даташита Fairchild (там есть мелкие ньюансы, но чтобы не морочить вам голову, не будем сейчас в них углубляться).

Итак, имеем график, а также данные из даташита: при Ic=2 мА минимальное значение Vbe равно 580 мВ, типичное 660 мВ и максимальное 700 мВ. Обозначим эти точки на графике, у меня они показаны красными крестиками.



Теперь через мин и макс значения проведем линии, параллельные линии типичного значения (я нарисовал их синим цветом). Так мы получим оценочные значения мин и макс напряжения во всем диапазоне.

А теперь по вертикали проведем линию ожидаемого минимального напряжения база-эмиттер транзистора VT14 которое, как мы уже выяснили, составит не менее 650 мВ. Ее пересечение с макс линией даст ожидаемый минимальный ток коллектора VT14 чуть более 0.4 мА.

Вуаля! Использовав график типичного значения, мы получили консервативную оценку минимального тока коллектора.

[Herz]

Вуаля!

Спасибо, Вы просто... волшебник!
Однако, нюансы действительно есть...

[=AK=]

Спасибо,

Пожалуйста. Всегда рад помочь начинающим, а также тем, кто даже по прошествии лет продолжает путаться и "плавать" в электронике.

Однако, нюансы действительно есть...

Если у вас остались неясности - задавайте вопросы, не стесняйтесь. Уловить причинно-следственную связь и правильно расставить акценты в вопросах схемотехники не так уж легко, многие нуждаются в подсказке и дружеской помощи от тех, кто лучше ориентируется в этих вопросах. Главное - чтобы ложные амбиции и скрытые комплексы не мешали конструктивному общению.

[Herz]

Пожалуйста. Всегда рад помочь начинающим, а также тем, кто даже по прошествии лет продолжает путаться и "плавать" в электронике.
Если у вас остались неясности - задавайте вопросы, не стесняйтесь. Уловить причинно-следственную связь и правильно расставить акценты в вопросах схемотехники не так уж легко, многие нуждаются в подсказке и дружеской помощи от тех, кто лучше ориентируется в этих вопросах.

Весьма похвально. Одна только просьба - ладно? Не считайте оппонента заведомо слабее себя. Хороша та дружеская помощь, что не сопровождается апломбом.

Главное - чтобы ложные амбиции и скрытые комплексы не мешали конструктивному общению.

Очень верное замечание!

[alux]

Это была его идея (Л.И.) - включить оптроны в коллекторные цепи отдельных транзисторов
Вопрос с добавочными резисторами пока остался открытым.

alux, а Вы покажите Вашу модификацию схемы автору той, что была взята за основу. Пусть он выскажет свои соображения.

Справедливости ради хочу передать ответ автора схемы (Л. И. Ридико) по поводу модификации схемы с отдельными транзисторами, в коллекторные цепи которых включены оптроны, и выравнивающими резисторами по 33 Ом:
Это несколько уровняет параметры транзисторов, но всё равно не гарантирует
согласованной работы защиты и индикации. Индикация, вообще говоря, построена
неправильно. Нужно следить за током открывшегося тиристра. Параллельный каскад,
который я посоветовал, полная фигня, он будет жить своей жизнью. Как сделать
схемотехнически - нужно думать.

Здесь выложена последняя модификация схемы в более приглядном виде. Для защиты от неправильного подключения питания диоды VD5, VD6 включены после диодов Шоттки. Если падение на диодах Шоттки критично, можно вместо них использовать полевики, как в вышестоящей схеме.

Полезно также использовать сдвоенные транзисторы (BC847BS, BC857BS) в парах (VT13, VT14) и (VT7, VT3).

Еще удобней использовать комплементарные пары (PNP + NPN) типа BC847BP или PUMZ1 в корпусе SOT363. Второй дешевле.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[=AK=]

Насколько я понимаю, основное назначение VD5, VD6 - демпфирование индуктивной нагрузки. В нынешнем включении они в таком качестве не работают. Или подключите их напрямую к терминалам питания, или вообще выбросьте из схемы.

[alux]

А если вместо диодов Шоттки использовать полевые транзисторы, как в схеме (сообщение №43), то будут работать? Мне важна в первую очередь защита от дурака.

[=AK=]

Мне важна в первую очередь защита от дурака.

Уточните условия.

Источник имеет ограничение по току или нет? Пользователи как определяют правильность подключения, по отсутствию искр? Может, вам достаточно элементарные светодиоды предусмотреть в питание: зеленый - правильная полярность источника, красный - неправильная.

[Garynych]

Обратите внимание на R14 и R16 на схеме из поста №60... я говорю о случае когда OUT_EN = 1 и сработала защита...

[alux]

Моя задача - сделать датчик. И чтобы он был защищен от самых глупых действий монтажника датчика на объекте. Без защиты трудно будет доказать, что причиной неработоспособности датчика стали неправильные действия со стороны пользователя.

Источник питания - это компетенция пользователя датчика.
В датчиках светодиод обычно используют для индикации срабатывания (OUT_EN = 1). В моем датчике в сдвоенном светодиоде другим цветом я сигнализирую различные состояния: кнопка нажата, сохранение параметра в памяти, КЗ в нагрузке и т.д. Горящий постоянно светодиод наличия питания, на мой взгляд - лишнее.

[Garynych]

Уф... зачем тогда все так сложно делать... поставьте мощный ключ (2 ключа) и ограничьте ток (поставьте низкоомный резистор) и все...

[=AK=]

Моя задача - сделать датчик. И чтобы он был защищен от самых глупых действий монтажника датчика на объекте. Без защиты трудно будет доказать, что причиной неработоспособности датчика стали неправильные действия со стороны пользователя.

В таком случае от перемены полярности питания защитит полярный VD3 совместно с resettable fuse на входе питания. Если пользователь сначала неправильно соединит провода, а потом включит питание, то сработает предохранитель. А если он будет прикручивать провода при включенном питании и все же как-то убьет VD3, то дохлый супрессор как раз и будет доказательством его неправильных действий.

Соответственно, VD8, VD9 надо выбросить как лишние.

[alux]

Полярный супрессор не подходит - в датчике ничего сгорать не должно. Диоды, которые демпфируют индуктивную нагрузку (VD5, VD6) нужно ставить на стороне подключения нагрузки.

[yumi]

При коммутации переменки или защиты от переполюсовки есть элементарное решение. Ключ в диагональ диодного моста. Половину схемы можно выбросить смело. Единственное, что нужно учитывать так это падение на таком ключе около 1.4В
А так схема верна. Триггер и никакой монтажник нам не страшен.
Используем схему в серийном производстве.



я в курсе про некропост. но он содержателен и по теме. кому то пригодится

Сообщение отредактировал yumi - Jun 6 2014, 05:56