Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Сгорают транзисторы в мосту
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Силовая Электроника - Power Electronics > Силовая Преобразовательная Техника
Ydaloj
Впервые собираю мост, возникла проблема следующего характера.
Мостовой инвертор. Питание силовое +300, драйверов и ШИМ +12.
Две IR2113 с ключами IRFP460.
В штатном режиме всё работает, не греется.
Но стоит включить без трансформатора - вылет одного или обоих верхних ключей через 5-10 секунд гарантирован. Без нагрева.

Первый раз выбило 1 ключ и один драйвер, ключ был пробит по всем выводам.
Второй раз выбило только 2 ключа, пробой по сток-истоку, драйвера целые.

Если б частота переключения была задрана - можно было списать на неуспевание переключиться, но 20кГц...
Сквозняка нет, т.к. в штатном режиме при D=max ничего не горит.
Малыми потерями обхожусь, т.к. питаюсь не от сети, а от источника с ограничением тока.
На низком питании силовой части, +12, ничего не горит, не греется и источник питания ни о каком перегрузе не сообщает.

Кто-нибудь проходил этот уровень? У меня в запасе ни дров, ни ключей не осталось.

ещё могу добавить, что ключи стоят по 2 в параллель, и сгорает только один транзистор из двух, за ним - предохранитель и на этом дело и заканчивается.
Integrator1983
Один вопрос - зачем включать источник, работающий в штатном режиме, без трансформатора?

А вообще, плавно поднимая питание ЛАТРом, смотрите картину на затворе и ток в канале (можно в любой стойке). Также полезно посмотреть питание бутстрепа.
pr0m
Цитата(Ydaloj @ Dec 13 2011, 13:27) *
Мостовой инвертор. Питание силовое +300, драйверов и ШИМ +12.
Две IR2113 с ключами IRFP460.


Нужна схема.
Ydaloj
Integrator1983, вопрос возник после случайного запуска инвертора с неподключенным трансформатором. То есть, как бы не может быть ничего криминального, если в безындуктивной цепи не будет нагрузки. Индуктивности печатного монтажа на такой частоте тоже не мешаются ничем. Резисторами в затворах тоже не злоупотреблял - 22 Ом, то есть за скоростными характеристиками не гнался.
pr0m, схема стандартная, из даташита, плюс известные резисторы в шинах Vs у обеих микросхем.
экспортировать из проекта времени нет сейчас, извиняйте.
SergCh
Цитата(Ydaloj @ Dec 13 2011, 13:27) *
Впервые собираю мост, возникла проблема следующего характера.

Может тов. Миллер?
Да и вообще, бустреп со сдвигом уровня капризная штука
Integrator1983
Цитата
как бы не может быть ничего криминального, если в безындуктивной цепи не будет нагрузки.


Очень даже может. Трансформатор + выпрямитель (вернее, фильтр) - реактивная нагрузка, которая может весьма существенно влиять на режим коммутации ключей. Поэтому повторюсь - станьте осциллографом на затвор, желательно - на канал и ОБЯЗАТЕЛЬНО - трансформатором тока на ключ (или стойку) и аккуратно давайте напряжение на мост. Может, увидите что-то интересное, чего с трансформатором не будет никогда (например, как ключ открывается вопреки воле драйвера).
Andron55
Цитата(Ydaloj @ Dec 13 2011, 14:41) *
схема стандартная, из даташита, плюс известные резисторы в шинах Vs у обеих микросхем.


образуется сквозняк, верхний ключ приоткрывается (линейный режим) по мере заряда бутсрепной емкости, хотя на входе драйвера верхнего ключа «0». В это время через нижний официально открытый ключ и протекает несанкционированный ток.
Проследите внимательно, как появляется напряжение на затворе верхнего ключа во время заряда бутстрепа.
В первый момент напряжение на бутстрепе равно нолю, драйвер закрыт, но всё напряжение заряда бутстрепа приложено к резистору в шине Vs, это напряжение через вывод Vs просачивается на вывод Hout.
Дальнейший сценарий понятен.
Прицепите взвешенные питания, - напасть должна пропасть.
Если бутстреп зарядить до того как, то криминал не должен проявиться.
K-Volodja
Цитата(Andron55 @ Dec 13 2011, 16:35) *
образуется сквозняк, верхний ключ приоткрывается (линейный режим) по мере заряда бутсрепной емкости, хотя на входе драйвера верхнего ключа «0». В это время через нижний официально открытый ключ и протекает несанкционированный ток.
Проследите внимательно, как появляется напряжение на затворе верхнего ключа во время заряда бутстрепа.
В первый момент напряжение на бутстрепе равно нолю, драйвер закрыт, но всё напряжение заряда бутстрепа приложено к резистору в шине Vs, это напряжение через вывод Vs просачивается на вывод Hout.
Дальнейший сценарий понятен.
Прицепите взвешенные питания, - напасть должна пропасть.
Если бутстреп зарядить до того как, то криминал не должен проявиться.


Полностью согласен. В алгоритме управления ключами обязательно, при таком способе питания драйверов, должен быть предусмотрен сначала включение нижних ключей, на время заряда бустрепной емкости, а потом только подача ШИМа на инвертор.!
Иначе и с трансом гореть ключи будут.
W^W
Цитата(K-Volodja @ Dec 14 2011, 10:54) *
Полностью согласен. В алгоритме управления ключами обязательно, при таком способе питания драйверов, должен быть предусмотрен сначала включение нижних ключей, на время заряда бустрепной емкости, а потом только подача ШИМа на инвертор.!
Иначе и с трансом гореть ключи будут.

biggrin.gif Это что то новенькое! Что за откровение еще? rolleyes.gif
Никогда не заморачиваюсь, никакие меры по приоритету вкл. нижнего ключа не делаю, и не имею проблем с бутстрепом!
Andron55
Цитата(K-Volodja @ Dec 14 2011, 10:54) *
должен быть предусмотрен сначала включение нижних ключей, на время заряда бустрепной емкости, а потом только подача ШИМа на инвертор.!
Иначе и с трансом гореть ключи будут.


Не совсем так, а вернее совсем не так.
Смотрите, в момент когда бутстреп ещё не заряжен, включается нижний ключ и начинается процесс заряда бутстрепа. Именно в этот момент процесса заряда бутстрепа приоткрывается верхний ключ (алгоритм описан выше), образуется классический сквозняк в стойке верхний/нижний. В такой ситуации жизнь стойки зависит от времени приоткрытого состояния верхнего ключа (времени заряда бутстрепной емкости до величины напряжения, когда драйвер выходит из состояния Undervoltage), от способности стойки выдержать токовый удар и т.д.
Веною всему этому – падение напряжения (ток через него) на резисторе в шине Vs.

В такой ситуации алгоритм начального заряда будстрепов должен обойтись без участия нижних ключей.
Вначале бутстрепы следует зарядить с помощью третьих лиц, а уж потом, в процессе работы поддерживать их заряд классическим способом.
Ещё замечу, что падение напряжения в каждом такте ШИМ на резисторе в шине Vs может вызывать неопрятности (короткие сквозняки стойки), образуя положительные «иголки» на затворе ключа. Отсюда лишний и нагрев, и малая жизнестойкость ключей.
За этим нужно внимательно следить и применять соответствующие меры.

Ydaloj
Andron55, предлагаете убрать резистор из Vs?
proba60
возьмите пару PNP транзисторов и все проблемы уйдут на картинках сигналы на затворах полевиков
Tiro
Цитата(Ydaloj @ Dec 13 2011, 12:27) *
Мостовой инвертор. Питание силовое +300, драйверов и ШИМ +12.
Две IR2113 с ключами IRFP460.


Есть несколько опасных режимов работы такой схемы, которые могут привести к выгоранию силовых транзисторов.

1. Когда силовое питание подано, а питание драйверов и схемы управления (ШИМ) только нарастает.
Схема ШИМ должна гарантированно обеспечить отсутствие импульсов открывания транзисторов на входе драйверов.

2. В отсутствии сигналов управления силовые транзисторы должны быть заперты, для этого нужно включить резисторы утечки с затворов на истоки.
От 510 Ом до 4,7 кОм достаточно.

3. Эти резисторы будут дополнительно разряжать "бутстрепные" конденсаторы, среднее значение напряжения на них будет примерно Vb (от Vs) = (Vcc-VvdCharge-VrdsOnLo)*(Rleak/(Rleak+Rcharge)
Vcc - напряжение питания драйвера
VvdCharge - падение напряжения на "бутстрепном" диоде
VrdsOnLo - падение напряжения на открытом нижнем ключе под рабочим (предельным) током
Rleak - сопротивления утечки из п.2
Rcharge - сопротивление заряда "бутстрепного" конденсатора

Емкость "бутстрепных" конденсаторов должна быть значительной, чтобы их разряд во время открытого состояния верхнего транзистора не переводил его в активный режим.

4. Раз Вы используете параллельное включение полевых транзисторов, то затвор каждого из них должен быть подсоединен к драйверу через "развязывающий" резистор, чтобы не влиять на соседний транзистор. Сопротивление резистора от 2 до 20 Ом, в зависимости от емкости затвора и частоты переключений.

5. Драйвер ИР2113 это два раздельных драйвера верхнего и нижнего ключей. В нем отсутствуют задержки на "мертвое" время и нет блокировки "времени перекрытия" включенного состояний ключей.

Поэтому Ваш ШИМ модулятор должен иметь цепочки, формирующую "мертвое время" в работе ключей. А блокировка в модуляторе по "времени перекрытия" должна осуществляться до цепочек, формирующих "мертвое время".

Теперь о желательном.

Желательно заряжать "бутстрепные" конденсаторы до начала коммутации, как сказал Andron55. Например, принудительно открывая нижние ключи до начала работы.

Желательно повысить напряжение питания драйвера до +15..+18 вольт.

P.S. Выходной ток ИР2113 составляет +/- 2А, поэтому для Вашей частоты переключений необязательно ставить выключающий PNP транзистор, как советовал proba60, но выключающий диод поставить желательно.
thickman
6. В приличных даташитах последовательно с внешним бустрепным диодом еще и резистор подрисовывают, айаровцы правда не заморачиваются, а зря, очень полезная штука этот резистор.
Tiro
Цитата(thickman @ Dec 14 2011, 20:51) *
6. В приличных даташитах последовательно с внешним бустрепным диодом еще и резистор подрисовывают, айаровцы правда не заморачиваются, а зря, очень полезная штука этот резистор.


Он уже поставил резистор.
Starichok51
proba60, у вас нарисовано не правильно. вы разве не знаете, как включается разрядный pnp-транзистор?
и если драйвер достаточно мощный, то не нужно никакого разрядного транзистора.
пока бутстрепная емкость не зарядилась до напряжения включения верхнего драйвера, затвор находится в воздухе, поэтому ключ и может гореть.
нужно поставить резистор затвор-исток. то же самое и для нижнего плеча. без этого резистора точно с таким же успехом могут гореть и нижние ключи с оборванным затвором.
и пока не включится верхний драйвер, верхний ключ никогда с таким резистором не откроется.
заряд бутстрепа на первоначальном этапе работы - вполне стандартное решение, и по этой причине ключи не горят, если все сделано правильно.
в полумосте точно такая же ситуация с бутстрепом. пока он не зарядится через нижний ключ, ничего не происходит.

допустим, первый такт попал на верхнее плечо. бутстреп разряжен, и оба ключа закрыты.
в втором такте открыт нижний ключ, и бустреп заряжается. с третьего такта начнет работать верхнее плечо.
Andron55
Цитата(Ydaloj @ Dec 14 2011, 18:00) *
Andron55, предлагаете убрать резистор из Vs?


Ни в коем случае.

Цитата(proba60 @ Dec 14 2011, 18:01) *
возьмите пару PNP транзисторов и все проблемы уйдут на картинках сигналы на затворах полевиков


Проба, там сценарий вот такой:
Tiro
Цитата(Andron55 @ Dec 15 2011, 02:10) *
Ни в коем случае.
Проба, там сценарий вот такой:


47 мкф однозначно перебор, 4.7 мкф еще куда ни шло.
Andron55
Цитата(Tiro @ Dec 15 2011, 02:18) *
47 мкф однозначно перебор, 4.7 мкф еще куда ни шло.


Естественно, для питальников – да.
Картинки учебные, кондёр тоже.
Там показан сценарий возможных событий, для понимания вопроса.
Кстати, иногда (особенно в приводной технике) приходится ставить именно такой кондёр, - дабы долго держал заряд, но это, скорее от жадности (не хотим взвешенных питаний).
proba60
Цитата(Starichok51 @ Dec 14 2011, 22:29) *
proba60, у вас нарисовано не правильно. вы разве не знаете, как включается разрядный pnp-транзистор?
....
пока бутстрепная емкость не зарядилась до напряжения включения верхнего драйвера, затвор находится в воздухе, поэтому ключ и может гореть.
нужно поставить резистор затвор-исток. то же самое и для нижнего плеча. без этого резистора точно с таким же успехом могут гореть и нижние ключи с оборванным затвором.

Почему вы решили что IRовцы так лопухнулись и позволили при снижении питания ниже 8 вольт болтатся затворам выходных ключей в воздухе Если бы это было так то серия IR21XX былаб неработоспособна Просто при снижении питания ниже 8в. трансляция сигнала от входа к выходу прекращается и открываются нижние транзисторы как верхнего таки нижнего драйвера
.......... цитата:
Цитата
Проба, там сценарий вот такой:

Спасибо понял просто я никогда не ставил резистор в шину VC поэтому и несталкивался с этим..........
Starichok51
Цитата
Просто при снижении питания ниже 8в. трансляция сигнала от входа к выходу прекращается и открываются нижние транзисторы как верхнего таки нижнего драйвера

вы в этом уверены? и как же откроется нижний транзистор, пока бутстреп не заряжен? где он получит напряжение для своего открытия?
proba60
Цитата(Starichok51 @ Dec 15 2011, 14:07) *
вы в этом уверены? и как же откроется нижний транзистор, пока бутстреп не заряжен? где он получит напряжение для своего открытия?

Вероятно для работы логики микросхемы и выходных транзисторов драйверов ("внутренних нужд") достаточно значительно меньшего питания чем 8в.
Serg SP
Как нижние транзисторы драйвера верхнего и нижнего канала смогут удерживать в нулевом состоянии соответствующие выходы драйвера, когда напряжение питания только начинает поступать на драйвер? Для того, чтобы открылся полевик самого драйвера, необходимо, чтобы напряжение на ёмкости было не менее 3-х Вольт. Вот о чём Starichok51 Вам толкует. Пмсм, в этот момент состояние драйвера не определённо, возможно открытие ключа и сквознячок.
В драйверах с выходным каскадом на биполярах такая ситуация не возможна в принципе. Так же там отсутствует такая потенциально опасная проблема, как защёлкивание выходного каскада драйвера. За что я их больше и уважаю.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.