Коммутирование больших токов MOSFET-ами., Покритикуйте пожалуйста схему. Опции

[Atridies]

Есть задача: коммутирование постоянного тока порядка 20 А (27В) с управлением мощностью в нагрузке (ШИМ). Максимальное напряжение питания может быть 80В. Кроме того, надо обеспечить защиту от переполюсовки.

Решил сделать это MOSFET-ами. Защиту от переполюсовки - схема идеального диода. Но P-канальный диод, который используется в схеме идеального диода имеет слишком большое сопротивление канала: 90 мОм. Выделяемая мощность получается слишком большой (36 Вт). Аналогичные N-канальные транзисторы имеют сопротивление - 10 мОм. Придумал схему:



С Вашей точки зрения - будет она работать? И какие проблемы могут быть в ней ?

Или может быть есть какие-то другие простые и удобные решения для этого случая ?

[Myron]

Есть задача: коммутирование постоянного тока порядка 20 А (27В) с управлением мощностью в нагрузке (ШИМ). Максимальное напряжение питания может быть 80В. Кроме того, надо обеспечить защиту от переполюсовки. Решил сделать это MOSFET-ами. Защиту от переполюсовки - схема идеального диода. Но P-канальный диод, который используется в схеме идеального диода имеет слишком большое сопротивление канала: 90 мОм.

Есть Р-FETы с сопротивлением 1.6 миллиом:

http://www.digikey.com/product-search/en?p...amp;pageSize=25

Выделяемая мощность получается слишком большой (36 Вт). Аналогичные N-канальные транзисторы имеют сопротивление - 10 мОм.

Там же есть даже 0.5 миллиом.

Придумал схему:

Ток в схеме коммутируется землю? Не указано желаемое подкдючение нагрузки. Почитайте ДШ на идеальные диоды от Linear technology, например.

[Aleks17]

R200 - это нагрузка, я правильно понимаю? Давайте начнём с того что напряжение на затворе блокирующего транзистора будет 27-80 вольт (недолго ).

[Plain]

Кроме того, надо обеспечить защиту от переполюсовки

Самой удивительной во всей этой истории стала бы ненужность защиты от короткого замыкания.

Придумал схему ... будет она работать?

Если VT200 сказочно повезёт и он не выгорит с первого раза на прямом ходу, то на обратном выгорит однозначно, только если не случится чуда в виде безындуктивного R200.

[Atridies]

R200 - это нагрузка, я правильно понимаю? Давайте начнём с того что напряжение на затворе блокирующего транзистора будет 27-80 вольт (недолго ).

Да, нагрузка - это R200.
Напряжение Ugs - действительно будет большим, не подумал об этом. Но в принципе, если заморочиться - то и это можно будет избежать.
Но защиты от КЗ - нету. Это да.

Почитал ДШ на идеальные диоды. Весьма интересные девайсы. Единственное - опять ограничение по макс. напряжению. 100 В - максимум, что я нашел.

Да, нагрузка - это R200.
Напряжение Ugs - действительно будет большим, не подумал об этом. Но в принципе, если заморочиться - то и это можно будет избежать.
Но защиты от КЗ - нету. Это да.

Почитал ДШ на идеальные диоды. Весьма интересные девайсы. Единственное - опять ограничение по макс. напряжению. 100 В - максимум, что я нашел.

Кстати, а как они будут работать с нагрузкой, коммутируемой ШИМ ?

[Myron]

Почитал ДШ на идеальные диоды. Весьма интересные девайсы. Единственное - опять ограничение по макс. напряжению. 100 В - максимум, что я нашел. Кстати, а как они будут работать с нагрузкой, коммутируемой ШИМ ?

При ваших токах и напряжениях - недолго (одно-два переключения). У идеальных диодов токи в затворы транзисторов микроамперные, в лучшем случае - десятки мкА (почитайте ДШ опять, там у некоторых типов они есть, возможно на графиках). Для ШИМ лучше использовать ключи верхнего и/или нижнего уровня. Но для таких токов и напряжений придется использовать их комбинации, возможно даже с опторазвязкой. Но без защиты от КЗ нагрузки защиты затворов от напряжений выше допустимых это все бессмысленные игры (это не только мешок с транзисторами рядом с изделием, но и головная боль по их перепайке, ведь токи не миллиамперные и трассы/соединительные провода будут не хилые). А вообще начните с LTSpice. Освоить его очень просто. Там легко можно получить температурные и другие графики для элементов схемы.

[SVDn]

В качестве альтернативы для защиты от переполюсовки предлагаю рассмотреть реле. Поскольку напряжение в цепи варьируется в большом диапазоне, придется его стабилизировать для управления реле + простая схема детектирования правильной полярности.

Для самого управления ШИМ (если это действительно ШИМ, а не редкие переключения), конечно, реле не подойдет. Нужно подобрать MOSFET на нужную мощность. Тем более, что их можно подключать параллельно при необходимости.


П.С. По коммутируемым току и напряжению подобрать "относительно миниатюрное" реле проблем не составит. Будет небольшой проигрыш по габаритам компонента, зато выигрыш по рассеиваемой мощности (не нужен теполоотвод) + гальваническая развязка


Да, кстати.
Если это ШИМ, то нужно учитывать, что значительная мощность на электронном ключе будет рассеиваться в момент переключения. Таким образом нужно серьезно отнестись не только к сопротивлению канала, но и к скорости переключения (схеме управления) ключем.

[Plain]

защиты от КЗ - нету. Это да.

Всё ещё непонятно — это Ваше утверждение, как заказчика, или сожаление, как исполнителя? Требуется по ТЗ защита от КЗ, или нет?

Потому что, если идеальный диод делается помпой на паре диодов и конденсаторов, то защищённый от КЗ ключ не настолько прост.

[Ydaloj]

а вот я не очень хорошо понимаю, как тут можно что-то переполюсовать.
перепутать +27В и общий? Так тут не нагрузку защищать надо, а всю схему тогда уж.

далее. 80В*20А = полтора киловатта. Шимить - это хорошо, а шуметь это как будет? А если ещё и провода длинные? Чтот я не вижу тут ни дросселей, ни возвратных диодов, и конденсатора тоже ни одного не вижу.

[Lerk]

Или может быть есть какие-то другие простые и удобные решения для этого случая ?

27В это авиация. Откуда взялся разброс до 80В? Задача очень похожа на "разовые команды", можете погуглить.

[Myron]

27В это авиация. Откуда взялся разброс до 80В? Задача очень похожа на "разовые команды", можете погуглить.

Разброс есть всегда. Какой? - требования заказчика, рынка, и др. компромиссов.
Вот короткий перечень:
- 24В - тяжелые авто, тракторы, спец. передвижные средства
- 28В - авионика, водные транспортные средства
- 48В - супертяжелые авто
А также для примера посмотрите страницу 6 из AN2689.

Прикрепленные файлы

 CD00181783.pdf ( 863.27 килобайт ) Кол-во скачиваний: 25

 

[Lerk]

Разброс есть всегда. Какой? - требования заказчика, рынка, и др. компромиссов.

Это не требования рынка. Если ТС действительно ведет речь о авиации, то есть ГОСТ 19705-89, регламентирующий бортовую электрическую сеть.

[Myron]

Это не требования рынка. Если ТС действительно ведет речь о авиации, то есть ГОСТ 19705-89, регламентирующий бортовую электрическую сеть.

Противопоставить рынку Гост можно, что и делали в совке, так как рынка, как такового там не было. Сейчас все эти комитеты тоскуют и мечтают повернуть время вспять. Возможно получится. Время покажет. Имеет ли это смысл? Решает руководство страны (со своей концепцией). Пример. В других странах стандарты - это только рекомендации (которые и порождаются требованиями рынка) и производитель сам решает следовать или нет. А дальше рынок обеспечивает обратную связь: если произвел что-то стоящее и доступное по цене, то будут покупать. Для того, чтобы начинающему "предпринимателю" (а судя по вопросу ТС он и есть такой) получить заказ на индустриальное оборудование, ему придется подумать и принять прявильные решения по всем техническим аспектам, включая или нет разбросы и помехи. Первый же тест может убить его оборудование и покупать его никто не будет. Ну если никто сверху не надавит.

Конечно, для начала, надо бы ТС ознакомиться со стандартами. Хотя бы совковыми. Несоблюдение их не поможет выйти на рынок или удовлетворить существующего заказчика.

[krux]

27В это авиация. Откуда взялся разброс до 80В?

27 с разбросом до 60...80 - это вертолёты.