Расчет силовой части ШИМ - подскажите как рассчитать, конденсатор и диод Опции

[Саломатин]

Вопрос простой - надо рассчитать-подобрать конденсатор(ы) по питанию и диод защитный для управления ДПТ 12В 24А. Управление ШИМ 7кГц, один нижний ключ на 4 параллельных IR540. Это пока макет, транзисторы не греются, диоды тоже. Транзисторов, наверное, уменьшу до 3 шт - пусть лучше запасец будет. Двигатель питается от DC-DC преобразователя, но конденсатор по питанию всеж нужен, насколько я понимаю (длина проводов питания около 40 см). По защитному диоду интересует необходимое быстродействие, т.к. я пробовал наши кд213 - выбросы при выключении транзистора большие - до 80В, попробовал диоды из блока питания ATX (других не было на такой ток) - при выключении транзистора выброс достигает 18 вольт и имеет колебательный характер (но очень короткий). Из литературы удалось почерпнуть, что диод должен выдерживать рабочий ток двигателя, быть быстрым (но насколько?) и при этом иметь зачем-то плавное восстановление.

ПРи выборе конденсатора посмотрел Irms через доступные конденсаторы общего применения - при емкости 3300 мкФ ток всего 1200 мА. Измерил реальный ток через конденсатор - в зависимости от режима от 3A до 5 А rms. Т.е. вроде как нехорошо, и батарею набирать тоже не интересно- и габариты и емкость. Опять же , емкость советуют всего 2500мкФ для моего случая. Очень смущает среднее время наработки на отказ всего 1000 - 5000 часов...

Устройство должно работать непрерывно до 10 -15 тыс часов, без присмотра, поэтому не хотелось бы сесть в лужу из-за просчета, но опять же и опыта нет, а ошибиться дважды два...

Если книжица хорошая или статейка - подскажите, где взять, что-то пока ничего не нашел... Или просто пример из практики...
Ну и наконец, может кто встречал готовый модуль, мне попадались ампер на 5 максимум для ДПТ...

Заранее благодарен за помощь.

Сообщение отредактировал Саломатин - Apr 16 2009, 13:36

[Microwatt]

О, с картинкой - другое дело!
При таком низком рабочем напряжении полезно применить диод Шоттки. Не в смысле быстроты коммутации, а для малых потерь по теплу. 20-40 вольтовых Шоттки - навалом.
Ток тут не в переходных процессах, а длительно протекает. Потому диод надо рассчитывать по теплу на 50-70% тока электродвигателя с бросками в 130-150%. "Мягкие" запирания /отпирания имели бы смысл при рабочей частоте раз в 10-15 выше.
Что касаемо конденсаторов... Страхи Ваши преувеличены. Применяйте 105С электролиты и, если у Вас в месте установки платы будет не выше 60-70С, они отработают 2-3 года без проблем. На емкости, конечно, экономить не надо. 2-3 тыс микрофарад при токе 24ампера явно мало. Нужно хотя бы в 2-5 раз больше. И лучше П-образный LC фильтр соорудить, пусть в качестве дросселя будет просто трубочка или одновитковое кольцо. Это очень уменьшит пульсации на проводах, подводящих питание к плате.

[Саломатин]

О, с картинкой - другое дело!
При таком низком рабочем напряжении полезно применить диод Шоттки. Не в смысле быстроты коммутации, а для малых потерь по теплу. 20-40 вольтовых Шоттки - навалом.
Ток тут не в переходных процессах, а длительно протекает. Потому диод надо рассчитывать по теплу на 50-70% тока электродвигателя с бросками в 130-150%. "Мягкие" запирания /отпирания имели бы смысл при рабочей частоте раз в 10-15 выше.
Что касаемо конденсаторов... Страхи Ваши преувеличены. Применяйте 105С электролиты и, если у Вас в месте установки платы будет не выше 60-70С, они отработают 2-3 года без проблем. На емкости, конечно, экономить не надо. 2-3 тыс микрофарад при токе 24ампера явно мало. Нужно хотя бы в 2-5 раз больше. И лучше П-образный LC фильтр соорудить, пусть в качестве дросселя будет просто трубочка или одновитковое кольцо. Это очень уменьшит пульсации на проводах, подводящих питание к плате.

Да, что-то с диодом я не продумал. Недаром они у меня больше транзисторов греются... Был уверен, что это из-за коротких импульсов.

Я правильно понимаю, что если частоту увеличить раза в 2 - 3 то пульсации тока уменьшатся и облегчится режим конденсаторов при этом не ухудшив режим диода?

[mpr]

Я правильно понимаю, что если частоту увеличить раза в 2 - 3 то пульсации тока уменьшатся и облегчится режим конденсаторов при этом не ухудшив режим диода?

Да, все верно, только вот с ростом частоты намного увеличатся динамические потери в транзисторах. Рассмотрите возможность установки дросселя в цепь двигателя. Чтобы не гадать на кофейной гуще поставте в цепь шунт и измерьте пульсацию тока. Потом уже по факту примете решение по конденсатору, дросселю и частоте ШИМ

[mpr]

Да, все верно, только вот с ростом частоты намного увеличатся динамические потери в транзисторах. Рассмотрите возможность установки дросселя в цепь двигателя. Чтобы не гадать на кофейной гуще поставте в цепь шунт и измерьте пульсацию тока. Потом уже по факту примете решение по конденсатору, дросселю и частоте ШИМ

Опечатка вышла - с ростом частоты до ~20кГц немного увеличатся динамические потери

[Саломатин]

Опечатка вышла - с ростом частоты до ~20кГц немного увеличатся динамические потери

Ничего, перечитал пару раз, но понял всеж правильно.

Частоту увеличил до 14 кГц, форма тока конденсаторов стала практически прямоугольной (до 4 А rms ), а вот ток от источника питания как был почти треугольный, так и остался. Я так понимаю, дроссель служит для сглаживания пусаций тока в цепи источника? И установив его я могу точно не беспокоиться за конденсаторы? Прямоугольным желательно иметь ток непосредственно двигателя?

[_Pasha]

Я так понимаю, дроссель служит для сглаживания пусаций тока в цепи источника? И установив его я могу точно не беспокоиться за конденсаторы?

Совершенно сапоги! С точки зрения ЭМС - идеально. А еще есть источники с быстрой защитой по КЗ - тоже проблема решается.

Прямоугольным желательно иметь ток непосредственно двигателя?

Каким макаком он будет прямоугольный? Это же индуктивная нагрузка. Он будет треугольным до безобразия

[Microwatt]

Каким макаком он будет прямоугольный? Это же индуктивная нагрузка. Он будет треугольным до безобразия

Не макаком, а гиббоном. Постоянным и будет с небольшой пилой по верхушке.
В очень плохо сделанных схемах - действительно треугольным и даже отдельными щербатыми треугольничками.