Защита от КЗ и пусковые токи Опции

[Атмег]

Всем доброго дня! В контроллере светофора есть ключи, коммутирующие лампы. Ключ на полевике и имеет защиту от КЗ: параллельно резистору-датчику тока включен двунаправленный оптрон и резистор 10 Ом. При токе в 12-15 А оптрон говорит контроллеру, что возможно, у нас КЗ, контроллер через пару десятков мкс перепроверяет, если это действительно КЗ, отключает ключ.
С обычными лампами накаливания и большинством светодиодных матриц все это работает без проблем, но некий завод выпускает светофоры, в качестве источника питания в которых стоит минвеловский модуль с пусковым током 50 А. Защита этот ток, естественно, отрабатывает (ток, конечно, меньше, т.к. переключение через ноль, но все равно хватает).
Как тут поступить? Затягивать принятие решения о КЗ контроллером ключа нельзя: при реальном КЗ слишком быстро нарастет ток и все убьет. Ставить ntc термистор нет смысла: в режиме мигания этот термистор постоянно прогрет и можно считать, что его нет. Может, что-то еще можно придумать?

[1113]

не отключая проверку на КЗ, ограничьте ток ключа тем значением, которое его не убивает

какая длительность этого "пускового тока"?

[Атмег]

не отключая проверку на КЗ, ограничьте ток ключа тем значением, которое его не убивает

Сильно усложнит ключ, да и уже есть платы

какая длительность этого "пускового тока"?

Сложно сказать, меняется в зависимости от остатка заряда на емкости источника, нагрева термистора в источнике и т.п., т.е. плавает постоянно. В большинстве случаев с порогом в 20 мкс все работает, но иногда проскакивает большой ток и в этом случае и 100 мкс задержки мало. При 100 мкс на реальном КЗ уже все давно пробивает.

[1113]

Сильно усложнит ключ, да и уже есть платы

1 транзистор

если время пускового тока соответствует времени "жизни" ключа, то по времени вы ничего не определите. остаётся только ограничение тока

считайте какой ток выдержит ключ на протяжении 200 мкс - на таком и ограничивайте

[Атмег]

1 транзистор

транзистор-то один, но полевик в диагонали моста, относительно имеющегося датчика тока он плавает, поэтому надо еще отдельный резистор втыкать для этого ограничителя и т.п. - в общем на текущей плате уже не сделать будет..

Может что-то еще можно придумать? Хоть какие-то варианты...

Сообщение отредактировал Атмег - Sep 4 2016, 21:41

[Plain]

Разорение рекламациями неизбежно, программисты должны писать программы и не более того.

[1113]

транзистор-то один, но полевик в диагонали моста, относительно имеющегося датчика тока он плавает, поэтому надо еще отдельный резистор втыкать для этого ограничителя и т.п. - в общем на текущей плате уже не сделать будет..

Может что-то еще можно придумать? Хоть какие-то варианты...

покажите схему

[wim]

Может что-то еще можно придумать?

А что тут можно придумать, если пусковой ток в несколько раз превышает ток, который считается коротким замыканием? Ток КЗ должен быть больше любого рабочего тока в схеме. Тогда можно, открывая ключ на короткое время (безопасное для него), измерять ток и сравнивать его с порогом. Вы вообще график SOA смотрели, схему моделировали?

[Атмег]

покажите схему

https://yadi.sk/i/0nx4oBopuo7kk

открывая ключ на короткое время (безопасное для него), измерять ток и сравнивать его с порогом

надо попробовать.
моделировал на нормальных нагрузках. никто не ожидал, что появятся изделия с емкостной.

[LII]

при реальном КЗ слишком быстро нарастет ток и все убьет.

Нечто подобное я сейчас делаю. Для того чтобы защита в случае КЗ или перегрузки успела отключить ключ до того как он выйдет из строя я применяю дроссель di/dt, ограничивающий скорость нарастания тока в цепи. Индуктивность дросселя нужно подобрать таким образом, чтобы за время срабатывания защиты ток от порога, определяемого как превышение тока, не успел достичь максимально допустимого для данного транзистора.

[Myron]

Нечто подобное я сейчас делаю. Для того чтобы защита в случае КЗ или перегрузки успела отключить ключ до того как
он выйдет из строя я применяю дроссель di/dt, ограничивающий скорость нарастания тока в цепи. Индуктивность дросселя нужно подобрать таким образом, чтобы за время срабатывания
защиты ток от порога, определяемого как превышение тока, не успел достичь максимально допустимого для данного транзистора.

Скорость нарастания у разных источников разная.
Нагрузки тоже различаются характером. Так что вами выбранный путь не будет спасать транзистор при сменах исчточников и нагрузок даже при тех же напряжениях источников и величин
нагрузок по постоянному току. А так для гаража и одной конфигурации сгодится. Также современные транзисторы держат до сотни и более ампер,
(для примера: http://www.infineon.com/cms/en/product/pow...112ab69bda502e9
а вот температура на корпусе (мощность рассеивания) будет зависеть от радиатора, от скорости нарастания тока и его предельной вами выбранной величины. Ну и от скорости срабатывания
защиты и ее автоматической перестартовки для автовозврата в рабочее состояние после некой задержки, если таковое заложено в проекте.

[Ydaloj]

а зачем ждать "пару десятков мкс" для повторного замера и отключения ключа? это чересчур много
Если старт на холодную лампу - ток и так не выйдет за пределы
Ну а если старт на перебитый провод - тут хоть жди пару десятков мкс, хоть не жди - к/з не исчезнет

А ОБР транзисторов ещё никто не отменял

[Атмег]

Если бы ток "и так не выходил за пределы" - не было бы и вопроса Написал же, нагрузка емкостная.
В соответствии с ОБР на токе в неск десятков ампер транзистор 10-20 мкс выдержать должен. Когда через ноль включаю, выдерживает.

Сообщение отредактировал Атмег - Sep 5 2016, 21:42

[Den64]

А вариант поставить малоомный резистор последовательно с нагрузкой чтобы уменьшить пиковый ток не подойдёт?

[Атмег]

А вариант поставить малоомный резистор последовательно с нагрузкой чтобы уменьшить пиковый ток не подойдёт?

помогает, но не спасает: даже с 10 Ом защита иногда срабатывает, хотя и редко

[Plain]

К чему эта бесполезная тема — платы, видите ли, уже изготовлены, и максимум, что можно сделать, это одну соплю прокинуть, в пределе две — если это реально выигранный тендер на производство и поставку тысяч светофоров, то фирме реально кирдык в первый же день их эксплуатации.

[Daniil]

У вас же проблема в том что защита срабатывает, а не ключ убивает?
Программно не решается?
Что если включать в несколько заходов?
1. Включаем на переходе через 0
2. Ловим КЗ и отключаемся
3. Ждем следующего полупериода и идем на п.1
Повторяем 3-4-5 раз (или сколько там надо чтоб источник вышел на рабочий режим).
Вы бы схему все таки показали, а то ссылка нерабочая на яндекс-диск.

[vladec]

А NTC thermistors не спасет? Есть, например, у Epcos и у Murata

[Daniil]

2 vladec
На интервале включения / выключения 0.5сек вряд ли.

[LII]

Скорость нарастания у разных источников разная.

Есть формула: U/L=di/dt, из неё видно, что скорость нарастания тока в цепи с дросселем будет определяться отношением коммутируемого напряжения к индуктивности дросселя. Дроссель - возможность задать нужную Вам скорость нарастания тока при любой нагрузке, в том числе и КЗ. Но, как говорится, хозяин барин.

[Атмег]

Программно не решается?
Что если включать в несколько заходов?

Надо подумать, тут не понятно, получится ли, ведь если я быстро прерву заряд, на следующем пуске емкость все еще пустая, и ток опять будет немалый, а по 5-10 периодов зажигать как-то не оч хочется. Схема открывается сейчас.

А NTC thermistors не спасет? Есть, например, у Epcos и у Murata

Не всегда спасает, т.к. есть мигание и в перерывах емкость источника иногда успевает высадиться, а термистор все еще прогрет.

Дроссель - возможность задать нужную Вам скорость нарастания тока при любой нагрузке, в том числе и КЗ.

То есть, скажем, при напряжении в 30 В дроссель в 300 мкГн обеспечит ограничение нарастания 10 А на 100 мкс, так? Скорость нарастания источника только поможет - еще больше ограничит. Только тут проблема - такие индуктивности обычно на маленькие токи. При большом импульсном токе залетит в насыщение и все.

Сообщение отредактировал Атмег - Sep 6 2016, 10:59

[Александр1]

Для управления ключом применить ШИМ. Начинать включение ключа с малых длительностей с контролем тока. Дроссель должен ограничить скорость увеличения тока до безопасного уровня при КЗ на время минимальной длительности импульса или на время реакции схемы измерения тока нагрузки и управления ключом.
При нормальном токе нагрузки увеличивать длительность импульса до полного заполнения. При возникновении КЗ при включенном ключе дроссель должен также ограничить скорость роста тока до момента отработки схемой аварийной ситуации и выключения ключа.

[LII]

То есть, скажем, при напряжении в 30 В дроссель в 300 мкГн обеспечит ограничение нарастания 10 А на 100 мкс, так? Скорость нарастания источника только поможет - еще больше ограничит. Только тут проблема - такие индуктивности обычно на маленькие токи. При большом импульсном токе залетит в насыщение и все.

Да, верно, с таким дросселем даже в случае КЗ у Вас ток вырастет только до 10А за 100 мкс. Естественно, дроссель не должен войти в насыщение до того как сработает защита. Я дроссели мотал сам, не так уж и сложно это. На ферритовой "гантельке" получал ток насыщения 10А и индуктивность 2мГн , на стали - 17А при индуктивности 17мГн. При массовом производстве изготовление можно заказать.

[Daniil]

Надо подумать, тут не понятно, получится ли, ведь если я быстро прерву заряд, на следующем пуске емкость все еще пустая, и ток опять будет немалый, а по 5-10 периодов зажигать как-то не оч хочется. Схема открывается сейчас.

Не периодов, а полупериодов длительностью 10мс. Разрядиться не должен успеть.
При срабатывании защиты на 15А должно быть меньше 5 периодов. Исхожу из того что на сайте минвела пишут "At input side, there will be (1/2 ~1 cycle, ex. 1/120 ~ 1/60 seconds for 60 Hz AC source) large pulse current (20~60A based on the design of S.P.S.)".
VT1 какой именно? Запас по току есть?

[Атмег]

Не периодов, а полупериодов длительностью 10мс. Разрядиться не должен успеть.

Тут надо пробовать, конечно, но мне кажется, если отключаться по оптрону и на следующем переходе через ноль опять включать, поучатся короткие иголки, которые просто не зарядят емкость, процесс включения растянется. Да и такое многоискровое зажигание (по каждому из каналов) создаст много шума.
Пока что нашел решение такое - задрать порог защиты увеличением резистора в цепи оптрона. Порог должен стать выше 20-30 А и не ловить хвост заряда. Транзисторы sihp22n60e и подобные. Если включать штатно через ноль, то при КЗ запас есть на 10-20 мкс, защита отрабатывает.

[Александр1]

А если применить тиристор/симистор?
При определенной длине проводов токи КЗ могут не превышать значение ударного тока однократного импульса. А за время одного полупериода можно оценить величину нагрузки.
Можно включать тиристор/симистор в конце полупериода и на спадающей синусоиде оценивать ток нагрузки. И ток КЗ будет значительно ниже.

[alexvu]

А нельзя ли для отслеживания КЗ приложить малое (возможно, постоянное) напряжение в выключенном состоянии?

Другой похожий вариант - включать сначала через резистор (скажем, 20 Ом) и потом через 100-300 мс, закорачивать его?

[vladec]

Другой похожий вариант - включать сначала через резистор (скажем, 20 Ом) и потом через 100-300 мс, закорачивать его?

Тут возникает два момента, это подбор резистора, чтобы он не "взрывался" в таком включении и дополнительное силовое реле. Проще, как я писал выше, использовать NTC термистор, у которого в холодном состоянии будут эти же 10 - 20 Ом, а после прогрева в установившемся режиме от десятков до первых сотен милиОм. Кроме того они держат сетевое напряжение (в момент включения) и нормируются на определенную емкость нагрузки.

[Атмег]

А нельзя ли для отслеживания КЗ приложить малое (возможно, постоянное) напряжение в выключенном состоянии?

Достаточно включать через ноль - напряжение будет небольшим

Проще, как я писал выше, использовать NTC термистор

Как я писал выше, еще в самом начале, термистор не поможет, т.к. в режиме мигания он будет постоянно прогрет и его сопротивление будет минимальным. А емкость источника в перерывах по 500 мс успевает разряжаться. Термистор хорошо работает только при включении с перерывами.

--

Детектирование КЗ в момент штатного включения (через ноль) было реализовано изначально и нормально работает. Отстройка от пусковых токов источника (о чем и вопрос был) сделана повышением порога детектора КЗ (не лучший вариант, но пока так). В будущем сделаю ограничитель тока на транзистор ключа.

Симисторы не рассматривал - сложнее управлять и нельзя работать на постоянном напряжении, с полевиками проще в этом плане.

[alexvu]

подбор резистора, чтобы он не "взрывался" в таком включении и дополнительное силовое реле.
Проще, как я писал выше, использовать NTC термистор,

SQP резисторы не взрываются при кратковременной нагрузке.
И обеспечат нормальную работу в любом импульсном режиме.
Надо только правильно рассчитать среднюю мощность.
Почему не годится NTC - уже тут обсудили не раз.

Достаточно включать через ноль - напряжение будет небольшим

Это вообще про другое.
Я предлагал отслеживать КЗ в вЫключенном состоянии.

[Corner]

Нечто подобное я сейчас делаю. Для того чтобы защита в случае КЗ или перегрузки успела отключить ключ до того как он выйдет из строя я применяю дроссель di/dt, ограничивающий скорость нарастания тока в цепи. Индуктивность дросселя нужно подобрать таким образом, чтобы за время срабатывания защиты ток от порога, определяемого как превышение тока, не успел достичь максимально допустимого для данного транзистора.

При работе на емкость применение дросселя равносильно самоубийству. Последовательный контур никто не отменял.

[LII]

При работе на емкость применение дросселя равносильно самоубийству. Последовательный контур никто не отменял.

Весьма аргументированное заявление. Не шутите так, а то сейчас все компьютеры помрут.

Структурная схема одной фазы импульсного регулятора напряжения питания процессора:

[Егоров]

А чем там программисты занимаются? Опять не своим делом?
Им вроде в светофоре лампы коммутировать нужно, а не минвеллы.
Источник разовый пусковой ток при включении в сеть по своему входу держит, это его штатные проблемы. Если он отказал, то откажет тихо, без пожара, его проектировали специалисты.
А программисты должны всего лишь коммутировать выход источника на лампы. Защита от короткого по выходу в минвелле есть. Трудоустраивать себя заботой о диагностике короткого не нужно, наверное.
Или я неверно понимаю общую задачу?

[Атмег]

А чем там программисты занимаются? Опять не своим делом?
Им вроде в светофоре лампы коммутировать нужно, а не минвеллы.
Источник разовый пусковой ток при включении в сеть по своему входу держит, это его штатные проблемы. Если он отказал, то откажет тихо, без пожара, его проектировали специалисты.
А программисты должны всего лишь коммутировать выход источника на лампы. Защита от короткого по выходу в минвелле есть. Трудоустраивать себя заботой о диагностике короткого не нужно, наверное.
Или я неверно понимаю общую задачу?

И задача не общая, и понимаете неверно. По-моему, модератор занимается не своим делом. Кто что должен делать - объясняйте своим подчиненным, если, конечно, таковые имеются. Лучше про авто порассуждайте, вы много про них в книжках читали)

[Егоров]

Лучше про авто порассуждайте, вы много про них в книжках читали)

А зачем обязательно грубить? Я тут не формальные обязанности модератора исполняю, а тоже могу участвовать в обсуждении проблем.
Поясните техническую суть, пожалуйста. Почему в каком-то светофоре нужно коммутировать источник по первичной стороне, а не нагрузки на его выходе?

[Tanya]

И задача не общая, и понимаете неверно. По-моему, модератор занимается не своим делом. Кто что должен делать - объясняйте своим подчиненным, если, конечно, таковые имеются. Лучше про авто порассуждайте, вы много про них в книжках читали)

Спасибо, что Вы взяли на себя функции модератора, нарушив пункт 3.7 Правил. И другие пункты -2.1.