Доброго времени года
Решил продолжить модную ныне тему про эффективные датчики тока для инверторной техники. Попалась как-то картинка с IR2130/IRG4PC50UD и всей отсюда вытекающей обвязкой. Но самое интересное - шунт состоял из мосфета в корпусе D2PACK, все время открытого, и параллельно резистор 1 Ом. И аргументация автора типо:


Интересно пообсуждать. СтОит ли игра свеч? Нет ли подводных камней (наверняка есть !!!) с паразитным обратным диодом, с рекомбинацией носителей, и, что самое главное, не возникнет ли генерация при переходе от проводимости канала к проводимости диода. Кто что думает ?

Как возникнет переход при открытом канале?

Сопротивление канала вещь не постоянная.

Может я матчасть немного того, но я так понял:
1. Пусть нижний транзюк IGBT полумоста выключился. Имеем ток, который вследствие индуктивной нагрузки пойдет в обратном направлении через диод у IGBT, следовательно, и через наш шунт.
2. Ток течет через открытый канал, но проводимость канал инверсная.

Вопрос: в этом случае паразитный диод и открытый, но инверсно проводящий канал это одно и то же или все-таки разные вещи?

Rds зависит например от температуры и в рабочем диапазоте температур Rds может меняться в несколько раз, например раза в 4, увеличиваясь при увеличении Т. Так что я не представляю как его использовать в качестве датчика тока.
А вот падение напряжения на открытом рабочем транзисторе вполне можно использовать как сигнал перегрузки трранзистора по току.

Неужели меньшие, чем стоимость резистора? Не говоря уже об остальном.

Пример, пока еще не имеющий практ. ценности:
транзистор IRLL024N имеет RDS_on= 65 мОм. При Vgs = 3V имеется термостабильная точка, при которой ампер от 1 до 6 при хорошей линейности можно мерять. Пока не спайсил, хотя спайсится оно легко.


Просьба метод контроля насыщения транзистора здесь не обсуждать, ввиду того, что с ним все ясно. В хорошем смысле

Разные. Это как 65 мОм резистор и параллельно включенный диод, который не откроется

Я такого же мнения.
Кроме изменения от температуры, может и начальное значение быть разным. Ведь даташиты дают "не более" какого-то сопротивления и при ФИКСИРОВАННОМ токе.
Токовый трансформатор ваш друг при токах более 5А

... но при токах от 0 до 40А токовый трансформатор- наш враг. Потому что истинный друг - это безындуктивный шунт
Потом - сразу Honeywell CSLA, CSNA - цена не имеет значения.
А вот 15..50А - это как раз та область, где ни одно решение не устраивает. Либо надо усиливать, либо ставить гирлянду из корпусов 2512, тоже ведь и места на плате много не бывает. Отсюда и склонность к извращениям.

ну, у каждого свой образ врага.
12-ваттный УПС. Напряжение на батарее в конце разряда вольт 10. В схеме прямохода нужно коммутировать, грубо говоря, 2.5А при заполнении 0.5, токовый вход контроллера 1 вольт. На шунте имеем 1.25ватта тепла. Кому сегодня нужен такой конвертор? С КПД, чуть лучше паровоза, при питании от батареи в 1 А-ч? А куда и чем сдувать этот лишний ватт в сигаретной пачке без дырок?
Уже тут -ТТ этот ваттчас позволяет сэкономить и влезать в разумный габарит.

А вот такое никто не пробовал?

Не удовлетворяет ошибка 20% в диапазоне малых токов (картинка).
Для сервопривода не подойдет.


Традиционно оптимальный вариант - шина из манганин константанового (как пример) сплава, номинал 0,05 (0,03) Ом.
Дёшево и функционально. Можно полигон из меди на ПП использовать, только учитывать температуру при этом.

Лучше использовать силовой многовыводный транзистор в кельвиновским выводом (отвод напряжения с одной из внутренних цепей). Это нормировано.

Не так это просто -медь. Ошибка в размере полигона, ошибка по толщине меди. Наконец, очень большая температурная погрешность (3.9%) на каждые 10С). Все это дает общую ошибку процентов 30-40. И места это на плате займет ощутимо. Константан... ну, на один-два экземпляра, если паять его наловчитесь. А в серии - нетехнологично.
Я как-то сталь даже пробовал. Обычные скрепки, мягкую проволоку. Паять легче, но темературная ошибка очень большая..

Главное, что гораздо лучше аллегровских ACS7xx. Интересно и ценой и так. Но, т.к. нигде нет инфы ни о проходной емкости, ни о допустимом dV/dt для колыхающегося входа, куда угодно их не поставишь.


Сильно большая шина. Индуктивность пугает, если не собсна шиной, то на плате получится далековато. Хотя, есть старенькая переводная с пиндосскаго книжечка про тиристоры, там конструкция безындуктивного шунта позволяла шину согнуть буквой ЗЮ. Надо книжечку поискать...


Вот спасибо! +1000 и
Объясню почему:
BUK7108-40AIE.118 (D2PACK) стоимость чуть больше 1 ойро в рознице.

В каталоге Farnel видел готовые шунты под пайку. Недорого, технологично.

Померял шину, размер 11х3х3мм (П-образная скоба), диапазон сопротивлений от 0,003 до 0,05 мощность 1 ВА.
Точность процент, плюсминус.

Судя по размерам, сплав не просто манганин/константан. Потому что помню, манганиновая проволока была у меня где-то 1 мм^2 и R=0.519 Ом/м. Шунтик на 10 мОм выходил аж 20 мм, что неприлично до безобразия.

К тому же

В первом приближении - это резистор в корпусе 2512.
Вот если мощность одного куска - 3ВА, тогда интерес резко повышается

Я вас уговаривать не стану.
Замечу, что те же размеры шунта позволят снять и 3 ВА (используя опр. конструктивные ухищрения), при этом слегка изменится точность измерения.
Вам, кстати, для чего ток мерять? Если для управления моментом двигателя, то нужно поточнее, ежели
для защиты по току, то можно и грубо.

1.Надо поточнее, для векторного управления.
2.Заметил, что, во -первых ошибся сам, когда про проволоку манганиновую, там таки больше 1кв.мм
сечение.
3. Судя по удельному сопротивлению либо там какой-то хитрый сплав, либо Вы ошиблись на порядок и диапазон сопротивлений от 300 мкОм до 5 мОм. Точно не ошиблись ?

Дык, для своей области применений нормальная штука. Но не для измерений же, дороже выйдет.

В некоторых пром контроллерах так делают если не надо точно мерять ток для управляющего алгоритмя. А для токовой защиты такой точности хватает.

в DC-DC конвертерах серии NGA видел шунты в 3 мом в корпусе 1206... на вид - обычные smd резисторы

Тема уже обсасывалась здесь не раз (воспользуйтесь поиском по форуму).
Моё мнение - силовые ПТ в качестве датчиков тока не годятся. Из-за изменения параметров открытого канала от экземпляра к экземпляру, с температурой и по мере эксплуатации.
Лично мне довелось использовать открытый канал ПТ лишь в качестве датчика направления тока в синхронном выпрямителе.

Датчик перегрузки по току должен также как-то нормироваться (скажем, в пределах +/-10%). А при таком методе всё равно получится пол-лаптЯ, даже если компенсацию по температуре вводить.

Не хватает.
Такой способ можно применять только для защиты от КЗ.

Такой метод чаще всего используется в buck-контроллерах, в частности, от TI, на которых строятся промышленные POL-конверторы. Если цель - защитить схему от выгорания, а не потребителя от избыточного тока - то все работает прекрасно, и температурный дрейф канала полевика в "правильную" сторону- при небольшой перегрузке полевику страшно именно тепло... Так что данное решения однозначно имеет право на существование, и при проектировании его явно стоит иметь в виду!

Ну да, техас любит подобные извращения.
Сам присматриваюсь к такой вот малютке:
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps64200.html
Одно из включений - именно с датчиком тока в виде открытого канала ПТ.
Только для целей токовой защиты такое использование ПТ не годится. Причины - выше.
Юзать, конечно, буду только схему с датчиком тока на резисторе.

Не согласен по нескольким причинам.
1. Назначение схемы токовой защиты состоит не только в том, чтобы уберечь источник от выгорания, а и в том, чтобы избавить потребителя от избыточного тока, поскольку масштаб ущерба может быть несопоставим со стоимостью собственно источника. Впрочем, это требуется не всегда, что Вы, видимо, и подразумевали.
2. В схеме присутствуют не только силовые полевики, но и другие компоненты: диоды, дроссели, конденсаторы и др. Перегрузка по току которых также недопустима, и может привести к выходу из строя источника, со всеми вытекающими.
3. Источник питания (тем более, промышленный) должен выдавать положенную мощность во всём диапазоне рабочих температур. Не слишком больше, но и не меньше. Поэтому, подход со снижением мощности по мере увеличения температуры глубоко порочен. Я это здесь пояснял уже на примере ИБП для сварки, который один из умельцев спроектировал с уменьшением выходной мощности по мере нагрева, что для процесса сварки совершенно недопустимо.
Современные ПТ способны работать при температуре корпуса > 100 гр. Отключать схему при превышении максимально допустимых тепловых режимов должна система температурной защиты, и никто более.
4. Что значит "небольшой перегрузке по току"? Как Вы её предлагаете оценивать "канальным" методом? Какие при этом получатся значения при температурах корпуса -40 (включение ИБП на морозе) и при 120 (нормальный продолжительный режим работы ПТ)??
Полевик способен разрушиться не только от перегрева, а именно и от превышения тока через структуру, и, особенно, через подводящие провода. Попробуйте дать в низковольтный полевик в корпусе, скажем, TO-220 ток в 200 А - провод вблизи точек разварки отгорит мигом, а кристалл при этом даже не успеет разогреться. При всём том, что ток в 50 А корпус такого ПТ держит весьма неплохо. Вот и вопрос: как Вы предлагаете отличить нормальное значение рабочего тока от трёх- четырёхкратной перегрузки?
Более того, систематическое превышение тока через структуру относительно максимально допустимого приводит к быстрой деградации кристалла, и, как следствие, к выходу прибора из строя, или потере расчётных характеристик источником.

В соответствии с изложенными выше соображениями, следует сделать вывод: систему токовой защиты ИБП следует делать только с применением специальных датчиков тока (или "измеряющих" транзисторов, как было предложено в теме ранее).

Для защиты от многократного превышения рабочего тока относительно расчётного (КЗ, другими словами) такое решение, безусловно, имеет право на существование. Уж с этим я точно не спорю.

1206 - это не впечатляет, поскольку ток можно через них пропустить не более 7А, если брать 0.25Вт с 1.3 запасом, как ужЕ где-то здесь отмечалось при обсуждении резисторов.


Ну, в общем, Вы забили крепкий гвоздь в эту идею.


... но гораздо правильнее для этого случая будет desaturation detect - контроль насыщения открытого силового ключа

Не более 8, если придерживаться этого расчёта, но это постоянного, среднего. Парочку поставьте в параллель, если уж так необходимо. Я бы не стал именно на этом экономить.

Я бы вообще не рекомендовал использовать резисторы в корпусе 1206 для детекции больших токов. Лучше использовать спец. резюки с обратной геометрией выводов, напр., как RL и PRL серии от Susumu:
http://www.susumu.co.jp/english/pdf/products-j01-07.pdf
У Vishay, помнится, было ещё что-то подобное.
Из собственного опыта: резистор МЛТ-0,25 держит без разрушения импульсные токи минимум в 5-6 раз большие, чем резистор того же номинала и с той же расс. мощностью, но типоразмера 1206. Выгорание 1206 резистора начинается в области контакта металла вывода и резистивного слоя.

Э-э... Насыщение канала ПТ - это, видимо, не совсем то, о чём Вы написали, и соответствует он именно "горизонтальной" части выходной характеристики. Полностью включенный полевик находится в режиме активного сопротивления.
Для ключевого БТ определение верно, и такой контроль осуществляют именно для подобных приборов.
Хотя, на мой взгляд, особой нужды в этом нет. Для обеспечения безопасных условий работы ключа достаточно измерять мгновенные значения тока через него, контролируя одновременно температуру корпуса. При достижении пороговых значений - отрубать, только и всего.

Простите, а можно подробнее? Вопрос, собственно, таков: о температурной стабильности какого параметра при Vgs = 3V идёт речь?
Если сопротивления канала, то на графиках из даташита я такой точки почему-то не углядываю; скорее наоборот.