Свежие обсуждения
Источники питания

Датчик тока - сопротивление канала полевого транзистора.

1 2

Сейчас есть довольно много мс ШИМ-контролеров, в которых ток перегрузки отслеживается по падению напряжения на открытом полевом транзисторе. В основном, это контроллеры с материнок, хотя продаются и отдельные микросхемы.

Один раз была статья в ж. Радио, где описывался пример. Номер, год и схему не помню, но, кажется, применялась мс UC3842 и полевик.

Хотелось бы разобраться в таком способе более досконально. Может, кто-то знает подробности и(или) описание и варианты решения?

Собственно, сама идея довольно прозрачна, но проблема, как всегда, в тонкостях, которые и хотелось бы узнать.

Сейчас экспериментирую с повышающим преобразователем 12В/19В, 5А на TL3843B и для датчика тока нужен резистор.
Но пороговое напряжения срабатывания защиты аж 1В, а контролируемый ток аж 10А, по этому, применение резистора не целесообразно из-за выделяемой на датчике огромной мощности - 0,5*1В*10А=5Вт.

Опробовал схему, приведенную в аттаче. Работает.

Принцип следующий.
При открывании основного ключа VT1, ток которого нужно контролировать, открывается и транзистор VT2. В результате, на резисторе R9 появится напряжение, пропорциональное току и сопротивлению открытого канала транзистора VT1.
Так как резистор R9 входит в состав делителя напряжения R2,R5,R9 которым выставляется опорное напряжение на 3-м выводе мс, то падение напряжения на транзисторе VT1, складываясь с заранее установленным опорным уровнем, заставит сработать защиту если сумма этих напряжений превысит 1В.

Расчёт делителя R2,R5,R9 делаем так:

1) Находим падение напряжения на открытом транзисторе VT1.
Сопротивление открытого канала используемого транзистора VT1 равно 0,015Ом. Если требуется срабатывание защиты при токе 10А, то напряжение на стоке транзистора будет 0,015Ом*10А=0,15В.

2) Определяем начальное опорное напряжение на 3-м выводе мс при нулевом токе транзистора VT1.
Напряжение срабатывания защиты мс равно 1В и оно будет состоять из опорного и напряжения на открытом транзисторе VT1, по этому опорное напряжение должно быть равно 1В-0,15В=0,85В.

3) Определяем номиналы резисторов R2,R5,R9.
Резисторы R2 и R9 выбираем самостоятельно.
R2 берём таким, что бы не нагружать сильно внутренний стабилизатор мс. Я взял R2=10КОм.
R9 не следует брать слишком большим, но оно должно быть много больше сопротивления канала транзистора VT2.
При значении 1КОм схема работала со сбоями. При 100Ом вроде нормально.
По этому и взял R9=100Ом.
Опорное напряжение получим из стабилизированного самой мс 5В (8-й вывод), по этому коэффициент деления цепочки R2, R5+R9 равен (5В/0,85В)-1=4,88. В результате суммарное сопротивление резисторов R5+R9 должно быть равно R1/4.88=10КОм/4,88=2,05КОм. Отсюда R5=2,05КОм-R9=2.05КОм-0,1КОм=1,95КОм. Округляем до 2КОм.

Для правильной работы схемы требуется, что бы транзистор VT2 открывался с задержкой, когда VT1 уже открыт. Если оба транзистора открывать одновременно, то VT2, являясь более быстрым, выдаст на резисторе R9 сначала кусок напряжения VT1 в активном режиме, и лишь потом его напряжение насыщения. Амплитуда импульса велика и нарушает работу схемы.
При открывании VT2 с задержкой, на резисторе R9 выделится только напряжение открытого канала VT1.
Для задержки открывания VT2 в его затвор включен резистор R8. А что бы транзистор быстро закрывался, резистор зашунтирован диодом.

Единственная проблема - не могу толком сделать коррекцию ОС и устойчивая работа преобразователя возможна только в интервале токов нагрузки 2,5...3,5А.
Но это уже проблема выбора ШИМ контроллера.

Кстати, всё больше утверждаюсь в мысли, что TL3843 и подобные её мс не очень хороши для данных преобразователей и нужно искать другие мс.
Из-за того, что она не является настоящим ШИМ-контроллером (по сути - релейная схема), довольно сложно делать для неё коррекцию.

204075.djvu

 

ну вы блин даете! 384х идеальный типичный УНИВЕРСАЛЬНЫЙ !1тактный шим с предкоррекцией порога отключения ключа-(читайте внимательно даташит! -полный ,а не обрезанный там и схема для вашего случая -с трансформатором тока ключа(попробуйте Дш от разных фирм -некоторые урезаны в трое!! или апнот на нее поищите отдельно!
увеличивать напрягу на 3 ноге чтоб пороговое в сумме превышало порог-тоже оттуда-штатно ,но для нормальной работы ее ШИМ надо именно анализировать ток силового ключа а не ответвлять часть тока стока параллелным ключом как в некоторых ШИМ с встореным МОП ключом если доп- ключь как у вас открывать с задержкой то он по сути выполняет роль синхронного выпрямителя тока ключа при прямом ходе, но для нормального анализа- надо очень точно подобрать задержку, а это предполагает формирование строба специальной схемой (обычно-внутри ИМС), а не RCVD цепочкой в затворе доп- ключа ТЕ такая Ваша схема работоспособна в очень узком диапазоне нагрузок и входных -выходных напряг
что у вас и вышло-не стоит пытаться вытянуть из простой 1 тактной ШИМ -синхронную 2-6 фазную ШИМ(такие схемы есть и в сети и в радио они в принципе работают но требуют ТОЧНОЙ ПОДГОНКИ ПОД РЕЖИМ -те повторяемось НУЛЕВАЯ
не стоит наступать на грабли 2раз, ТТ вам в помощь(простая штука даже китайцы это понимают)-удачи
[off]както встречаю в сети восторженные филосовствования начинающего что он де придумал как на 142ен5а(7805) сделать "регулируемый стабилизатор с защитой" добавив к ней пару резисторов и транзистор! ему и невдомек чо схема эта есть в ДШ на 7805-он ее придумал методом тыка (пожег наверно десяток микросхем[/off]

 

musor: ...384х идеальный типичный УНИВЕРСАЛНЫЙ !тактный шим с предкоррекцией порога отключения ключа-(читайте внимательно даташит! -полный ,а не обрезанный там...

Ладно, предположим у меня нет полного описания, по этому дайте, пожалуйста, ссылку на полный даташит.
Из того, что имею и на сколько в состоянии прочитать по английски, делаю вывод, что это не ШИМ а релейная схема.

Полный, так сказать, настоящий ШИМ - это когда выход мс полностью управляется тактовым генератором - скажем, по фронту сигнала тактового генератора на выходе появляется напряжение, а по спаду - пропадает.
Таким образом, если все управляющие входы настоящего ШИМ-контроллера "посадить на корпус", имитируя отсутсвие напряжения на выходе преобразователя и отсутствия тока ключа, то мс будет выдавать импульсы с максимальной длительностью и постоянной частотой, определяемой элементами генератора.
При подаче на управляющие входы напряжения, будем уменьшать длительность импульса на выходе при неизменной частоте.

Теперь посмотрите функциональную схему мс TL3843.
В ней есть задающий генератор, сигнал которого приходит на самый обыкновенный триггер (вход "S") и устанавливает его. На выходе мс появляется напряжение и стоит как вкопанное. Но генератор продолжает работать, по этому в следующем такте он снова выдаст запускающий импульс на вход "S" триггера и... ни чего не изменит, так как тригер был установлен ещё в предыдущем такте, схемы сброса по входу "R" мы отключили имитацией отсутсивия выходного напряжения и тока преобразователя, а схем принудительного сброса в микросхеме нет.
В результате, по первому же импульсу задающего генератора на выходе микросхемы установится напряжение и будет стоять, пока мы не выключим питание, или не подадим на 2-й вывод мс напряжение больше 2,5В или на 3-й вывод напряжение более 1В.

Только после подачи хотя бы одного из этих напряжений, на входе "R" триггера появится сигнал сброса и триггер сбросится, снимая напряжение на выходе и запрещая его появление по следующему импульсу тактового генератора, если эти напряжения не убрать. Таким образом, пока на одном из выводов управления (2 или 3) мс будет напряжение выше 2,5В и 1В соответственно, триггер будет постоянно сброшен, будет запрещать прохождение импульсов тактового генератора на выход через схему логики и напряжение на выходе мс будет отсутствовать.
В таком состоянии мс может находиться то же, сколь угодно долго.

Получается, что микросхема постоянно открывает полевик, но не закрывает его, пока не поступит сиглал извне.
Схема удобна для поциклового ограничения тока управляемого полевика - открывает его с заранее заданной частотой, а при превышении тока через него, сигналом которого является появление напряжения на 3-м выводе мс, взятым с датчика тока - резистора в цепи истока полевика, закрывает.
По этому такие микросхемы и называют: "The UC3842B, UC3843B series are high performance fixed frequency current mode controllers".

В заблуждение, видимо, вводит тот факт, что при стабильном выключении полевика по сигналу с датчика тока (вывод 3) или с делителя ообратной связи по напряжению (вывод 2) импульсы следуют постоянно, их длительность меняется в целях регулирования а частота импульсов соответсвует частоте задающего генератора, что соответствует нормальному режиму ШИМ.
Но это возможно только при наличии цепей обратной связи и правильной коррекции.

Стоит нарушить условия, например, отключив нагрузку, и ШИМ пропадёт - схема слежения за выходом будет выдавать сигнал сброса сразу же за запускающим импульсом и импульс на выходе тут же пропадёт, а так как без нагрузки напряжение на выходе преобразователя уменьшается медленно, то мс будет почти всё время заблокирована и ипульсы будут появляться реже. В результате частота следования импульсов может уменьшиться до единиц и долей Герц.
При этом минимальная длительность импульса на выходе мс должна быть довольно большой для накопления в дросселе нужной порции энергии, что бы получить на выходе нужное напряжение. По этому может потребоваться несколько тактов, и мс будет выдавать короткие пачки импульсов через большие промежутки времени.

Микросхема с настоящей ШИМ держала бы частоту следования импульсов постоянной, уменьшая длительность импульсов в пределе до нуля и без всяких пачек - один импульс в такт.

Но в однотактных повышающих преобразователях лучше работают схемы именно с поцикловым ограничением тока управляемого транзистора, по этому мс, подобные 3843 и получили распространение.

По этому, повторюсь - TL3843 и ей подобные - релейная микросхема на подобие MC34063, а не ШИМ-контроллер.
Единственное, что отличает их от полностью релейных топологий, так это наличие тактового генератора.

 

musor: ...для нормальной работы ее ШИМ надо именно анализировать ток силового ключа а не ответвлять часть тока стока параллелным ключом...

А в чём разница?..
В типовом включении на 3-м выводе мс появляется пилообразное напряжение с датчика тока в цепи истока транзистора, а в предлженном выше варианте - такая же пила с датчика тока, в роли которого выступает открытый канал самого транзистора. Форма сигнала - один в один, что и не может быть иначе...
Разница только в том, что в типовой схеме для получения нужных 1В для срабатывания схемы защиты, резистор берут с таким сопртивлением, что бы протекающий через него ток дал нужное падение напряжения, а в предложенном - полученное напряжение складыватеся с опорным стабильным для получения тех же 1В.
Можно поставить полевик с большим сопротивлением канала, что бы протекающий через него ток дал падение напряжения на нём 1В, хотя это и приведёт к нагреву - вместо резистора будет греться транзистор. Или поставить микросхему-усилитель, которая увеличивала бы низкое напряжение с датчика тока - полевика до требуемых 1В.

Суть в том, что подобный вариант позволяет полностью отказаться от низкоомных мощных резисторов - датчиков тока.
Продвинутые ШИМ-контроллеры уже вовсю используют данный принцип, а мы всё резисторы мотаем из нихрома, да дорожки вырезаем-травим на текстолите...

 

IRC540

 

DWD
А так не пробовали?

 

DWD: he UC3842B, UC3843B series are high performance fixed frequency current mode controllers".
или из даташита The AZ3842/3/4/5 are high performance fixed frequency current-mode PWM controller series.
т.е. это вопрос перевода или терминологии-по мне коли синхронна частота клока и выход(даже если они отличаются в 2 или 4раза как в многофазных схемах- это ШИМ (PWM)

DWD: Ладно, предположим у меня нет полного описания, по этому дайте, пожалуйста, ссылку на полный даташит. ну вот навскидку http://pdf.eicom.ru/datasheets/on_semiconductor_pdfs/uc2842_3842_2843_3843_ncv38...
-достаточно полный и даже с осциллограмами там на 30 рисунке ответ для вас
ну и зачем пытаться получить от дросселя в Степ Ап запредельные напряги??? поставьте дроссель АВТО-трансформатор
или вообще сделайте гальвано развязку на базе дроссель трансформатора ТПИ-оно лучше будет да и ключу проще и главное ПОЛНАЯ ЗАЩИТА ОТ КЗ что невозможно в класическом степ-апе!
к слову я ставил ТТ даже в схему на 34063 кпд выще на пару процентов
а ваш второй ключ с задержкой- гробит обратный фронт и ухудшает закрывание силового ключа и КПД падает больше чем с резистором -динамические потери невидимы(в отличие от резистора)

 

DWD: Продвинутые ШИМ-контроллеры уже вовсю используют данный принцип, а мы всё резисторы мотаем из нихрома, да дорожки вырезаем-травим на текстолите...
а что мешает их использовать- я както делал степ даун 14в>5в на HIP6402 от мамки почти 98% кпд и цена нулевая- ВСЕ снято с донора(дохлой мамы)

 

Cheeeper: IRC540

Нет, не то.
Во первых, у него (да и у подобных) полевиков повышенное сопротивление канала, а во вторых - они дороже обычных полевиков.

 

udar: А так не пробовали?

Нет, не пробовал.
Спасибо, приму на заметку и на досуге погоняю вариант.