краткий гайд:
1. Вам нужно доставить определённый заряд в затвор (а потом его извлечь). За определённое время. Средний ток: dQ/dt.
2. Этот заряд не должен "просадить" питание драйвера. dU = dQ/C, где C - это блокировочный конденсатор, dU - просадка напряжения. Отсюда берётся накопитель энергии. Просадка будет складываться из этого и из тока помноженного на ESR. Отсюда и берётся тип конденсатора.
3. Далее, конденсаторы перестают быть конденсаторами на определённых частотах, поэтому, определяем фронт нарастания (и спадания) импульса и граничную частоту. Есть правило: 0.35/trise (ns) = BW (GHz), если время спадания меньше, чем время нарастания, то 0.35/tfall (ns) = BW (GHz). Так выбирается развязывающий по ВЧ конденсатор, как правило, керамика.
4. Выбор самих конденсаторов, ведь номинал - это далеко не та ёмкость, которая будет в реальной плате. Посмотрите, например, что останется от керамики 10мкФ Х 16 В при смещении 12 В.


Только учтите, что выходная емкость стабилизатора должна отработать пики тока драйвера, стабилизатор их не отработает. Кстати, так вышло, что 78 серию использовал только для слаботочных нагрузок, поэтому, даже не знаю, работают ли они на большие емкости.


На входе и так стоят защитные диоды, но можно и поставить.


GND драйвера должна быть как можно ближе к истоку.

P.S. 7812 вообще, по входному напряжению разве подходит?

Максимальное входное напряжение 35 В для диапазона 5..12 Вольт выходных.
Поискал регуляторы с более высоким возможным входным напряжением, не нашел.
Установка LC-фильтра на входе стабилизатора поможет сгладить напряжение в случае скачка?

Здесь не нужен никакой 7812, а простой параметрический стабилизатор, т.е. 60-вольтовый и более транзистор NPN (BC846 и т.п.), 12-вольтовый стабилитрон и резистор. Для частоты ШИМ 30 кГц ток затвора будет 120 нКл · 30 кГц = 3600 мкА, следовательно, общее потребление драйвера 3,6+1,5=5,1 мА, ток базы обычно в 100 раз меньше — требуется 50 мкА, и если ещё стабилитрону, например, 250 мкА, то если взять 1 кОм, на нём упадёт 0,3 В, а на транзисторе 0,7 В, т.е. при 12 В в бортсети драйвер получит 11 В, а при 60 В 0,4 с в бортсети стабилитрон поглотит 47 мА · 13 В · 0,4 с = 0,24 Дж — если это BZX84-C12, то к окружающей +50°С его корпуса добавятся 0,24 Дж · 400 К / Вт = 96°С, что достаточно далеко до паспортного предела 175°С.

Насчёт защёлкивания, и вообще ШИМ в автомобиле. Друг на днях модернизировал попогрей, который представляет из себя длинный фигурный резистор под спиной и попой и подаваемое на него ШИМ транзистором. Подключается это бесхитростное творение позади прикуривателя. Ну и, поскольку до сидений по проводам в полсалона длиной течёт прямоугольный ток, этот широкополосный сигнал как по маслу проходит в такое же бюджетное звуковое оборудование и там безраздельно царствует, т.е. либо отогреваться в полной тишине, либо мёрзнуть, пританцовывая под бодрячок. Он всё хотел это как-то исправить, но я безмерно огорчил (потому что правильного готового практически не делают и не продают), что, кроме как сделать заново и по-нормальному, задачу не решить, а именно, и потреблять от бортсети постоянный ток, и создавать такой же для нагрузки.

Применительно к Вашей задаче — коробка должна быть с LC-фильтром на входе и располагаться в идеале на нулевой длине проводов до двигателя. Это же самое во многом облегчит и проблему защёлкивания.

Реализовал параметрический стабилизатор по совету Plain (2 SMD элемента на плате), сделал разводку по рекомендациям Application Notes.
На цифровой части поставил развязывающий конденсатор 1 мкФ, пленка. На силовой части керамика Murato 0.1 мкФ.
В итоге — работает на тестовой нагрузке (лампа), работает с дросселем, но теперь греется транзистор.
Смотрю осциллографом — выходной сигнал драйвера с сильными колебаниями, питание просаживается. Та же картина на клеммах питания платы. На выходе БП колебания есть, но незначительные.
Что может быть? Сечение проводов недостаточное?

Всё, что угодно. Полную схему давайте, с указанием, что за провода. Помечайте точки подключения нагрузки. Сами для себя там определите где силовые цепи, где сигнальные, развяжите их (монтажом) друг от друга. Везде, где нужно, ставьте накопительные и развязывающие по ВЧ конденсаторы. Кстати, я вам об этом уже писал. Как и том, что datasheet надо читать полностью. Например:

Если неприлично низко просаживается уже на входе схемы, развяжите питание драйвера не только стабилизатором, но ещё и диодом и емкостями.

Кроме того, почему нет осциллограмы выхода источника питания? Там-то как? Стоит как вкопанное или тоже просаживается?

Во-первых — где-же источник сигнала? Если до него прыгалки в пару метров длиной, тогда чудес озвучено очень мало.

Во-вторых — жуткие петли между ключом и драйвером, поэтому про озвученную просадку ничего определённого сказать невозможно. Ну и во всём остальном — того же рода замечания.

Как надо правильно:

Распушить толстый (силовой) многоожильный лужёный провод на проводки и паять ими (одиночными). Обязательно всюду наличие канифоли (она как масло для движка) и нормальный неперегретый паяльник, т.е. специальный с регулятором температуры или обычный, включённый через диммер.

Сперва ставите на макетку в паре миллиметров друг от друга соединители питания и нагрузки, плюсы соединяете тут же и сбоку шунтируете выходные контакты диодом.

В паре миллиметров от ноги минуса питания втыкаете ногу истока ключа, чтобы его нога стока была максимально близка к ноге соединителя нагрузки и диоду. Итого, положение в пространстве любых высокочастотных силовых деталей без разницы и подчинено лишь требованию минимальной длины проводов. Всё остальное вторично.

Одновременно, с другой стороны ключа должно быть много свободной площади, чтобы поставить в паре миллиметров от его ног истока и затвора ноги №5 и №6 драйвера.

Соединитель входного сигнала должен располагаться своим общим контактом в паре миллиметров от ног №4 и №5 драйвера.

Блокировочные конденсаторы драйвера должны быть керамические X7R 25...100 В SMD (0,1 мкФ или более) и припаиваться с обратной стороны платы в одном-двух миллиметрах от соответствующих им его ног.

Теперь, когда всё правильно расставлено, можно соединить это вышеозначенными одиночными проводочками. На этом разводка силовых цепей закончена. И ещё — штырёк для цепляния крокодила "земли" щупа осциллографа должен быть припаян в паре миллиметров от общего контакта силового соединителя.

Весь остальной монтаж уже не критичен, но настолько сильно раскидывать его по плате просто нет смысла.

Если всё же понадобится пара проводов в изоляции, то лучше обзавестись тонкими многожильными в литом фторопласте серии МС — они вечные, потому что посеребрённые. Но простой нелужёный и не посеребрённый МГТФ, или одножильный из витых пар локальной сети, тоже сойдёт, только с ними возни больше.

Я пытался реализовать рекомендации из Application Notes (картинка приложена). Там стоит 2 конденсатора с 2-х сторон, 1 и 0.1 мкФ.
http://ww1.microchip.com/downloads/cn/AppNotes/cn_00798a.pdf


Источник сигнала недалеко, с него приходит нормальный сигнал.
На меньшей нагрузке и без индуктивности (лампа 12 Вт) все нормально, подобных эффектов не возникает (осциллограмма на картинке).

Можете пояснить, что за толстый луженый силовой провод? Какое сечение провода необходимо? Я использовал провод МГШВ.
Я паял с жидким флюсом, не подходит? Паял на нормальной паяльной станции.

По поводу петель понял ошибку, расположил транзистор неправильно. Надо соединять между драйвером и транзистором как можно короче и землю к истоку и затвор, верно?

UPD. Приложил схему того, что получилось.

UPD2. Вот нашел еще рекомендации по защите от высоковольтных импульсов в бортсети:


Еще вариант — использование TRANSIL диода (http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/DM00035136.pdf соответствует международному стандарту автомобильных бортсетей).

На выход драйвера резистор 10-22 Ом обязательно. То что греется транзистор это либо он не полностью открывается (просадка питания драйвера и соотв.управляющего на затворе), либо если он работает без резистора в затворе- очень даже может нагреваться током драйвера. Еще как вариант -если нагрузка индуктивная и нет защитного диода параллельно нагрузке, то при закрытии ключа его может выбивать выбросом с нагрузки, отсюда резко увеличивается ток через ключ и нагрузку...Кстати без затворного резистора изза наличия индуктивностей проводов сигнал на затворе начинает "звенеть" и транзистор в течении периода может несколько раз открываться/закрываться, что тоже не есть гуд.
ЗЫ. Посмотрите какой у вас сигнал на затворе, только осциллограф нужно подключить строго к выводам затвор-исток силового транзистора, растяните фронты и посмотрите внимательно -они должны быть чистые и резкие без особого звона (не более 30% по амплитуде), размах должен быть не менее 10В.

Диод в обратной полярности есть (FR207), забыл его на схеме указать.
По поводу резистора в цепи затвора. Микрочип на всех схемах даташитных подключает драйвер непосредственно к затвору, без резистора.
Нагрев наблюдается только тогда, когда в цепи затвора и цепи питания начинаются сильные колебания. На меньшей нагрузке все отлично, яркость лампы регулируется очень хорошо, форма сигнала ровная!
Буду сегодня увеличивать сечение подающих проводов и установлю LC-фильтр на питающую схему драйвера. Так же сокращу разводку между драйвером и истоком-затвором транзистора.

Нет смысла гадать на кофейной гуще. Нужны осциллограммы на затворе и стоке.
Микрочиповчские драйверы не использовал, у меня стоят MIC4422, длина проводов от драйвера до платы с ключами (полумост) гдето 25см. Все отлично работает на частоте 500кГц. Может у вас вообще транзистор пробитый и вы нагрузку самим драйвером зажигаете? Вообще можно проверить -отпаиваем драйвер и подключаем на затвор кнопку SPDT (летающий контакт на затвор, два других на землю и VCC). Нажимаем кнопочку и убеждаемся что нагрузка включается и выключается и ничего не греется.

Выводные конденсаторы и такой длины дорожки — это только по крайней нужде, они явно пошутили. Питание у драйвера и так слишком разнесено, что против всяких правил. Так что, только снизу между ногами пару SMD, как я сказал ранее.


Повторю, беды не закончатся, пока у точки питания не будет как можно меньше внутреннее сопротивление, т.е пока входные контакты платы не будут зашунтированы силовым конденсатором, а точнее, CLC-фильтром — например, на входе плёночный 3,3 мкФ 100 В, дроссель, и на выходе параллельно десяток-два алюминиевых 220...470 мкФ 63 В (надо соединять толстыми проводами). Готовые дроссели в изобилии есть в дохлых дешёвых БП АТХ (пухлое кольцо 5 см, рядом с пучком выходных проводов) — перед выковыриванием надо пометить маркером вывод его 12-вольтовой обмотки (т.е. идущей к жёлтым проводам в жгуте). Также, параллельно блоку алюминиевых конденсаторов надо подключить ограничитель, порядка 1.5KE56A, 1.5KE62A, SMCJ48A, SMCJ51A, 1.5SMC56A и т.п. При обратной полярности он тоже поможет — откроется и выжгет предохранитель.

Блок алюминиевых заменить одним супер- каким-то не получится, потому что сопротивление у него всё равно будет высокое, а значит на таком импульсном токе он нагреется, его электролит закипит, он вспухнет и в лучшем случае без серпантина просто выбьет свою пробку (у всех таких конденсаторов для этого сверху надрезы, как у банок с газировкой), т.е. закончит существование.


Многожильный провод такой, чтобы его жилки оказались 0,35...0,5 мм диаметром — такими быстрее и удобнее всего работать и большего для макета не требуется, за редкими исключениями.

Жидкий флюс предназначен для плоских поверхностей с известными (маленькими) объёмами припоя. При объёмном монтаже припоя много, а концентрация у жидкого никакая, так что в общем случае получается сухая пайка, т.е. фиктивная.


Точнее, небольшой его части, потому что главная проблема там — сброс нагрузки генератора. Вот здесь на рис.4 компактно показана бортсеть абсолютно любого современного автомобиля, как это ни печально. И если разобрать любой фирменный блок, то в нём добрая половина объёма, а то и цены,— как раз защита.

оцените время восстановления вашего FR207. Пока диод отпирается, чтобы подавить выброс - тот безмерно царствует на стоке ключа, вызывая его нагрев

Ок, все хорошо, 20 конденсаторов по 470 мкФ. Видел огромное количество различных автомобильных ЭБУ, там и близко такого нет, хотя тоже управляют индуктивными нагрузками — дроссельными заслонками, форсунками. Посмотрю сегодня, что стоит на входе в бошевском ЭБУ двигателя.
Нарисовал схему с учетом фильтра, что скажете?


Время восстановления диода FR207 по даташиту — 0.5 мкс, действительно, много.
Как вариант — MUR420, 4 А, 0.075 мкс время восстановления, примерно столько же, сколько и отпирание MOSFET.

Вероятнее всего, что-то типа такого красавца и действительно в количестве одной штуки — просто исходя из истории с дефицитом драйверов, неизвестно, какого уровня элементная база Вам доступна, поэтому советы даются универсальные и для любого местопроживания.


За вычетом первых попавшихся условных типов компонентов, теперь порядок. Сперва расставьте на плате всё монстровое и согласно плану, т.е. с минимальными длинами, а затем паяйте.

Поправочка — нагрузка подключается не к VCC, а к созданному блоком алюминиевых местному мощному питанию.

Дефицита нет, просто сжег 4 шт и надо было снова ехать в магазин. Я в Москве, так что проблем особых нет, только время.
Поясните, пожалуйста, про первые попавшиеся условные типы. Дроссель и TRANSIL не те?

Нашел в наличии такой конденсатор: ECAP (К50-35), 3300 мкФ, 63 В, 105°C, 30х40, LongLife, SNAP IN, B41505A8338M000, Конденсатор электролитический алюминиевый

Дроссель, я уже говорил, можно добыть даром, ну или хотя бы такой.

Ограничители тоже указывал конкретные. Вот пример.


ESR 0,053 Ом — вспучится.

У указанного вами 0.017 Ом. Искать конденсаторы со сходным значением ESR? А то указанного вами нет нигде.

Речь была, что Вы найдёте в фирменных блоках, но чтобы искать точно такой же — я такого не говорил. И ещё, такой конденсатор один дороже десятка-двух обычных.

Совет был — собрать всё не долго думая из подножного корма, применительно к алюминиевым это означает набрать ширпотребными нужное сопротивление (ESR).

Всем привет!
Реализовал схему с фильтром, но с несколькими замечаниями:
1) Вместо 3.3 мкФ на входе 2.2 мкФ пленка (не было нужного номинала на складе)
2) Электролиты jamicon 2x1000 мкФ
3) Параметрический стабилизатор питания драйвера временно отключил, стабилитрон умер, а остальные мне подсунули не того номинала Мелкие они, еле разглядишь маркировку.
4) Транзистор перенес таким образом, чтобы расстояния между затвором, истоком и драйвером были минимальными.

Подключил дроссель, подал сигнал. Работает, не греется.
Смотрю сигналы — колебания в следующих цепях:
1) Выход с драйвера, на закрытии транзистора (точка 2) затухающие колебания.
2) В цепи питания (точка 1) сильные всплески
3) Между стоком и нагрузкой всплески (точка 3), амплитуда вольт 50.

Во вложении приложена текущая схема, плата с обозначениями и осцилограммы.

Откуда берутся эти всплески, ведь защитный диод на нагрузке стоит?

Реализовали, но по-прежнему по-своему, потому и снова замечания.

Насчёт чудес в осциллографе повторю — "крокодил" непосредственно к истоку.

А насчёт остального повторять нет смысла — на плане (без гарантий) пурпурным обозначены порезы, зелёным соединения, конденсатор плёночный 100 В:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Plain, спасибо большое за помощь!
Если сделать все сразу правильно, никогда не поймешь, как делать правильно. Надо учиться на своих ошибках.

По поводу главной проблемы я понимаю — драйвер с ключом должны быть прям у силового входа. Но тут возникает вопрос, а если таких ключей надо 10 штук? Их все рядом с одним разъемом никак не разместишь, к дальнему ключу все равно пойдет дорожка длинная.
Еще вопрос насчет земляной дорожки вокруг платы. Ее использовать плохо? Нужно проводить все кратчайшим путем?

В таких случаях дорожки увеличивают вширь — в разы уменьшается и индуктивность, и сопротивление. Например, все компьютерные платы такие тяжёлые, потому что состоят не из двух, а из 6...12 слоёв — внешние и немного внутренних слоёв в основном тонкие сигнальные дорожки, а внутренние — силовые, практически сплошная медь.


Вообще, эта макетка для создания мигалки светодиода, в крайнем случае дверного звонка. У большинства других схем требования к плате куда серьёзнее.

Переделал подключение по рекомендациям, восстановил стабилизатор питания драйвера.
Все работает хорошо, сигнал — ровная ступенька, без всплесков и колебаний. Транзистор не греется вообще!

Кстати, по поводу автомобильных блоков. Сфоткал блок управления двигателем Bosch ME7.2.
Больших конденсаторов там всего 2 шт, на цифровой части. На силовые ключи + идет напрямую с разъема питания, без всяких фильтров!

Всем привет!
Покритикуйте, пожалуйста, схему.

C7 — разъем для дроссельной заслонки, на нее идет силовое управление мотором, питание для резисторов, с нее снимается сигнал положения 2-х потенциометров. C1 — разъем датчика давления. C9 — разъем подачи питания + выходы на плату с МК.
Все аналоговые сигналы преобразуются делителем напряжения с 0-5 В до 0-3.3В, так как МК STM32 с питанием 3.3В. Так же я поставил пары диодов Шоттки BAT54 для защиты портов МК.

Ну и что будет, если энергия каждой помехи будет скинута в питание микроконтроллера?

Так что, защита однозначно нерабочая — она должна точно так же делаться ограничителями, как и в случае с питанием, т.е. резистор, ограничитель и только после этого делитель (с учётом первого резистора).

Попадающая, тем не менее, через прочие элементы защиты в питание схемы неизбежная энергия должна быть рассчитана и безвредно поглощена либо самой схемой, т.е. быть совокупно менее её номинала, либо дополнительными решениями — например, шунтовым стабилизатором.

Вот так лучше?

Что вы тут нагородили, поставте например BUK129 или что-то подобное и выкинте все что нарисовали, кстати так и сделано в автомобильных блоках.

У всех ограничителей до 10-вольтового номинала большие токи утечки (таковы законы природы), а Вы сказали, что сигналы аналоговые. Резистор ограничителя из-за этого тока даёт соответствующую ошибку (т.е. получается ещё один параллельный делитель) — его можно уменьшить до нуля, только если источник сигнала на это рассчитан.