Свежие обсуждения
Консультации

Нужна схема электронного ключа для защиты блока питания.

1 3 6

DWD, поздравляю с творческой удачей! Не так уж часто в нынешние времена удаётся пополнить наш схемотехнический язык не только новой "фразой", но даже и "словом".

 

DWD: Значит защита должна срабатывать при токе через полевик, примерно, 0.6В/18мОм=33А.
С другим полевиком и ток будет другой.

Спасибо, вот это я и хотел услышать.

 

Потребовалось сделать защиту по принципу, рассказанному ранее, только для "верхнего" ключа.

Простой перенос схемы не даёт нормального результата. Пришлось немного изменить принцип.
Полная схема ключа для замены BTS-ок приведена ниже.

На микросхеме DD2 выполнен генератор вольтодобавки.
Ключ - VT9. Транзистор VT10 работает стабилитроном на 8В.
Защита выполнена на транзисторах VT11, VT12 и элементах R36-R38, С14.

В этом варианте, после открывания ключа VT9, сначала с задержкой открывается транзистор VT12 и подаёт напряжение со стока ключа VT9 на базу транзистора VT11. Если это напряжение превысит 0,5-0,6В то открывшийся VT11 закроет ключ VT9.
Защита по прежнему триггерная - при срабатывании нужно снять напряжение управления что бы привести её в исходное состояние.

Принцип работы и характеристики такие же, как и у приведенной ранее схемы.
Цепочка R36,C14 определяет время задержки срабатывания защиты. Зависит от времени открывания ключа VT9 с учётом схемы управления им.

 

Описанные ранее ключи применяю давно, но в связи с появлением цифрового осциллографа было интересно посмотреть работу ключа...

На днях была предоставлена такая возможность.
Ниже показана схема ключа для управления светодиодами посредством ШИМ от МК.
Частота ШИМ 60 Гц. Напряжение питания 12В (АКБ авто). Ток нагрузки 1А.

Так как есть ШИМ, то используется классическая вольтодобавка на конденсаторе С9 и диоде VD3. Непосредственно ключ - полевик IRLML0060 (VT4). Схема защиты выполнена на элементах VT3, VT5, R12, C8, R13-R15.
Принцип защиты - контроль напряжения на открытом полевике.

При появлении напряжения на затворе VT4 он открывается. Через некоторое время, определяемое постоянной времени цепочки R12,C8 (1мкс), открывается маломощный полевик VT5 и напряжение на открытом ключе VT4 измеряется транзистором VT3.

При номинальном токе нагрузки на ключе VT4 падает не больше 1А*0.15Ω=0.15В (0.15Ω - максимальное сопротивление открытого канала VT4 при температуре 100°C).
При перегрузке напряжение на полевике увеличивается и когда оно достигнет порядка 0.5-0.6В, откроется VT3 из зашунтирует затвор VT4. Последний закрывается, отключая нагрузку.

При плавном увеличении тока нагрузки ключ держит примерно до 3А, потом начинает срабатывать защита, ограничивая амплитуду импульса на затворе VT4.
Внешне это выглядит так, будто уменьшается коэффициент заполнения ШИМ, хотя сама ШИМ с МК остаётся неизменной.

Ниже будут приведены осциллограммы работы ключа при коротком замыкании выхода...

 

Есть опасность, что силовой транзистор, при определённых условиях, начнёт работать в активной областии выйдет из строй от перегрева. 

 

Возможно. Но длительная работа ключа токе 3А обошлась без приключений. Хотя полевик был горячий на ощупь.
При токе 2А полевик был просто тёплый.
Ну а при номинальном токе 1А нагрев вообще не чувствуется.
Ток нагрузки более 3А получить не удавалось - начинала срабатывать защита.

 

Отработка КЗ при двух сопротивлениях нагрузки -0,47М и 0,7мОм.

 

Растянутая осциллограмма. Момент замыкания при Rн=0,47Ом.
Момент замыкания в центре осциллограммы.

Растянутый импульс напряжения на Rн=0,47Ом. 

Максимальная мплитуда импульса 7.71В.
Амплитуда тока 7.71В/0.47Ом=16.4А.
При длительности импульса 5мкс и периоде 16.4мс  получается коэффициент заполнения 5мкс/16.4мс=0,000305.
В результате действующее значение тока через ключ 16.4А*0,000305=0,005А=5мА.

 

Растянутая осциллограмма. Момент замыкания при Rн=0,7мОм.
Момент замыкания почти в центре осциллограммы.

Растянутый импульс напряжения на Rн=0,7мОм. 

Максимальная мплитуда импульса 724мВ.
Амплитуда тока 724мВ/0.7мОм=1034А.
При длительности импульса 1мкс и периоде 16.4мс  получается коэффициент заполнения 1мкс/16.4мс=6,097E-5.
В результате действующее значение тока через ключ 1034А*6,097E-5=0,063А=63мА.

 

Цифры тока бешеные. Скорее всего сказывается индуктивность перемычки сопротивлением 0,7мОм - кусочек проволоки длиной 25мм диаметром 0,85мм.

Будет собрано несколько экземпляров устройства с таким ключём. По этому найду прецизионный безиндуктивный резистор на несколько миллиом и померяю на нём. Тогда должны быть более достоверные результаты по току.