Toyota mmt ir2171s интегральная схема контроля тока
Обновлено: 07.07.2024
Хочу поделиться некими своими изысканиями в области силовых ключей на основе MOSFET-технологий. Эти эксперименты проводил довольно давно, не было времени их опубликовать.
Некоторое время вяло искал замену мощному ключу BTS555 производства Infeneon. Кратко – BTS555 силовая включалка для нагрузки (мощной нагрузки), может коммутировать ток до 158 Ампер (данные, которые заявлены в даташите). Помимо этого имеет вот такой список особенностей, которые делают ее очень привлекательными для использования практически везде:
Overload protection
Current limitation
Short circuit protection
Overtemperature protection
Overvoltage protection (including load dump)
Clamp of negative voltage at output
Fast deenergizing of inductive loads 1)
Low ohmic inverse current operation
Diagnostic feedback with load current sense
Open load detection via current sense
Loss of Vbb protection2)
Electrostatic discharge (ESD) protection
Green Product (RoHS compliant)
AEC qualified
Сам производитель рекомендует ее использовать вот в таких областях науки и техники:
Automotive Body & Convenience
Power Distribution
Relay Replacement
Fuse Replacement
Heating Applications
Truck & Agriculture (24V)
Industrial Automation
А так как мы очень любим читать сайт с автомобильной направленностью, то первая строка этого списка нам особо интересна (автомобильная электроника). Да и третья строка тоже. Четвертая – ну. да, тоже хорошо можно найти применение. Кому не интересны быстродействующие предохранители-то?
Но есть и недостатки у этой замечательной микросхемы. На мой взгляд, основной всего один – ее цена. Правда, из этого недостатка всплывают некие другие, косвенным образом ценой навеянные. Например, доступность. В моей любимой булочной, которая приторговывает радиодеталями, этот ключ появился только после того, как я настойчиво его начал заказывать. И цена его колеблется у них от 480 до 600 рублей, в зависимости от закупочной цены.
И именно благодаря не очень его гуманной цене я затеял поиски чего-то другого, но с похожими характеристиками. И о чудо, нашлось. Это ключи от International Rectifier – еще один маститый и именитый бренд. Конкретнее – серия IR331х. Еще конкретнее – IR3310, IR3313(S)/AUIR3313(S), IR3314. При цене в полтора раза (или около того) дешевле, они имеет характеристики чуть ниже, чем "референсная" BTS555, но тем не менее, достаточно вкусные характеристики. Основной показатель, это, конечно же, сопротивление в открытом состоянии. IR3310 и IR3313 имеют сопротивление 7мОм. 3314 — 12мОм. Да, если глянуть на BTS555 c ее 2.5мОм, цифры 7 и 12 кажутся ужасно огромными. Но на практике не все так мрачно, а вполне приемлимо, руку не жжет, а значит, это где-то 50-60 градусов по шкале Цельсия.
Вторая строка (Programmable over current shutdown) для разных типов ключей разная. Например, ключики 3310 и 3313 имеют пороги от 10 до 90А. 3314 – от 6 до 58А. Причем, это программирование осуществляется не с помощью программатора, а исключительно с помощью резистивного интерфейса. По нижеприведенной схеме Rifb:
Типовая схема:
Который можно взять и рассчитать по простой формуле:
Rifb = (4.5 * Ratio)/(Id)
Где Rifb – искомый резистор, Ratio – находится на первой странице даташита (для 3310 и 3313 это значение равно 8800, для 3314 — 5300). Id – ток нагрузки.
Примерный расчет. К примеру, нагрузка на 10А. Но для некоего запаса рассчитаем ток срабатывания защиты 15А. Наш ключ – IR3313
Rifb = (4.5*8800) / (15) = 2640 Ом, т.е, примерно 2,7кОм – значение из стандартного ряда сопротивлений Е24.
Рассмотрим другой момент.
Например, есть некая нагрузка, которая при включении резко потребляет ток в разы больше, чем в устоявшемся режиме. Примером такой нагрузки является электромотор, либо галогеновая лампа. Ведь не секрет, что когда спираль холодная, то ток может достигать 50-70А. Для этого эти микросхемы можно обвязать двухступенчатой схемой защиты от перегрузки. Первая ступень работает очень короткое время, в момент включения. Потом происходит переключение на основную ступень. Схема:
Как это работает. При включении питания конденсатор С заряжается от входного источника. А как известно, в момент зарядки конденсатор представляет из себя короткое замыкание. Этим обеспечивается открытие транзистора T2, который подключит к ножке Ifb микросхемы резистор Rifb_peak. Далее, после того, как зарядится конденсатор, затвор транзистора притянется к земле, транзистор закроется и отключит Rifb_peak, и будет работать Rifb_nom
Рассчет производить для двух токов Ifb_min и Ifb_max по вышеприведенной методике.
Рассчет цепочки RC произвести по формуле:
RC=T/(In*Vin/Vgstn).
Напомню, сначала считать то, что в скобках.
Либо подобрать вручную.
Подробнее о рассчете можно почитать по ссылке ниже.
Очень рекомендую к чтению вот этот документик, в котором разжеваны основные аспекты применения и подробные рассчеты.
Практическое применение.
Я применил это для ШИМ-регулятора, собрал ДХО для дальнего в полнакала. Но можно использовать для различных регуляторов электродвигателей, каких-то обогревателей.
Даем год гарантии на IR2171STR. Микросхемы управления электропитанием - Управление/Стабилизация тока производства Infineon Technologies доступны для заказа в нашей компании.
Микросхемы управления электропитанием - Управление/Стабилизация тока IR2171STR купить Вы можете в Зенер Электроникс с доставкой по всей России и в страны Таможенного союза.
Дополнительные варианты
Вся информация представленная на данном сайте, не является рекламой и публичной офертой и носит исключительно ознакомительный характер. Ознакомьтесь с пользовательским соглашением .
Принцип работы бесщеточного двигателя постоянного тока
Бесщеточный двигатель постоянного тока в основном состоит из трех частей: самого двигателя, датчика положения Холла и схемы электронной коммутации. На рисунке три катушки индуктивности, соединенные Y, A, B и C, представляют собой простую эквивалентную модель двигателя, а 6 мощных МОП-транзисторов Q1 ~ Q6 образуют силовой инвертор.
Как устройство определения положения ротора, датчик положения является одним из важных компонентов в системе бесщеточного двигателя постоянного тока. Каждый раз, когда двигатель вращается, датчик положения будет выводить соответствующую коммутацию 6 по порядку. После получения информации о положении управляющая микросхема обработает внутреннюю программу и выведет сигнал ШИМ, который управляет включением и выключением переключателя питания, так что ток фазной обмотки статора включается в определенном порядке, а двигатель Раскрутить.
Принцип работы датчика холла двигателя
Как показано на рисунке, три цилиндрические формы в разных положениях представляют три датчика Холла с разницей в положении установки 120 °. Сигнальная линия Холла передает положение магнитной стали в двигателе относительно катушки. Контроллер может узнать это по сигналу трех датчиков Холла. Как подать питание на катушку двигателя (разные сигналы Холла должны подавать ток в соответствующем направлении на катушку двигателя), то есть состояние Холла другое, а направление тока катушки другое.
Сигнал Холла передается на контроллер. Контроллер подает питание на катушки двигателя через толстые провода (не провода Холла). Двигатель вращается, магнит и катушка (точнее, катушки намотаны на статор. Фактически, Холл обычно устанавливается на статоре Верхний) вращается, Холл индуцирует новый сигнал положения, а толстый провод контроллера снова меняет направление тока на катушку двигателя, и двигатель продолжает вращаться (при изменении положения катушки и магнита катушка должна соответственно изменить направление тока. Таким образом, двигатель может продолжать движение в одном направлении, в противном случае двигатель будет качаться влево и вправо в определенном положении вместо постоянного вращения), это электронная коммутация.
Микросхема драйвера IR2136
IR2136 - это специальный интегрированный чип драйвера IGBT и MOSFET, выпущенный IR.Он имеет внутри функции защиты от пониженного напряжения и сверхтока, с высокой надежностью и интеграцией, что может значительно упростить проектирование аппаратных схем.
Вывод VCC - это входная клемма питания, которая может обеспечивать питание на стороне низкого уровня, а также питать внутреннюю логическую схему. HIN - это входной логический вывод управления затвором верхнего плеча, который активен на низком уровне.После триггера Шмитта, преобразования уровня, фильтрации, усиления и других каналов он, наконец, управляет MOS-трубкой верхнего плеча. LIN - это логический входной вывод управления затвором нижнего плеча, который управляет МОП-трубкой нижнего плеча. HO, LO соответствуют выходу управления затвором со стороны высокого и низкого уровня. VB - это клемма выхода плавающего напряжения на базе высокого напряжения. VS - это выходная клемма плавающего эмиттера на стороне высокого напряжения. ITRIP - это вывод обнаружения перегрузки по току, а FAULT - вывод неисправности.
Конструкция цепи привода бесщеточного двигателя постоянного тока
Вся конструкция схемы в основном включает схему развязки оптопары, схему управления трехфазным инвертором и схему обнаружения перегрузки по току.
Схема развязки оптопары
Схема привода трехфазного инвертора
Схема управления состоит из микросхемы управления IR2136 и 6 МОП-транзисторов. Как показано на рисунке, силовые полевые транзисторы широко используются в схемах переключения мощности малых и средних размеров из-за их замечательных преимуществ, таких как высокая скорость переключения, высокая рабочая частота и отсутствие вторичного пробоя.
МОП-транзисторы используются для высокоскоростных электронных ключей. Сток МОП-транзисторов верхнего плеча Q1, Q3 и Q5 подключен к высокому напряжению, а исток подключен к нагрузке. Чтобы обеспечить насыщение и проводимость МОП-транзисторов верхнего плеча, затвор управляет Напряжение должно быть выше напряжения источника. В это время необходимо добавить внешнюю схему самонастройки для подачи питания на концы VB и VS IR2136, чтобы заставить затвор силовой лампы проводить. Обычно напряжение включения затвор-исток МОП-лампы составляет 10 ~ 15 В, и здесь выбирается источник питания 15 В. Поскольку источник МОП-трубки нижнего плеча заземлен, метод управления относительно прост, и затвор может напрямую управляться источником питания 15 В управляющего кристалла.
Выбор бутстрапного конденсатора
Принцип работы схемы начальной загрузки: в схеме управления инвертором каждая пара верхней и нижней трубок включается поочередно. Возьмем для примера Q1 и Q3. Когда верхняя трубка Q1 выключена, а нижняя трубка Q2 включена, контакт VS1 Потенциал - это падение напряжения насыщения лампы Q2, которое в основном является низким потенциалом.В это время источник питания 15 В заряжает конденсатор начальной загрузки C84 через диод начальной загрузки D27. Когда нижняя лампа Q2 выключена, а верхняя лампа Q1 включена, конденсатор начальной загрузки разряжается, обеспечивая верхнюю силовую лампу Q1 насыщенным напряжением включения. Стоимость конденсатора начальной загрузки является ключом к проектированию схемы. Конденсатор начальной загрузки должен обеспечивать достаточный заряд за короткий период времени при включении верхней трубки. Если он слишком мал, он не будет соответствовать требованиям к управлению. Если он слишком мал, это повлияет на характеристики привода. Следовательно, его следует рассматривать в сочетании с рабочей частотой и характеристиками затвора МОП-лампы. В этой конструкции рабочая частота МОП-лампы составляет 16 кГц, в сочетании с рабочими характеристиками МОП-трубки, загрузочные конденсаторы C84, C86 и C87 занимают 10 мкФ.
Выбор начального диода
Диод начальной загрузки является основным компонентом схемы начальной загрузки. Его обратное напряжение должно быть больше, чем высокое напряжение на шине МОП-транзистора. Номинальный ток является произведением частоты переключения лампы переключателя и заряда затвора, обеспечиваемого конденсатором начальной загрузки. Поскольку МОП-трубка имеет высокую рабочую частоту и короткое время зарядки и разрядки, обратная связь зарядного конденсатора начальной загрузки с источником питания вызовет потерю заряда, поэтому следует выбирать диоды с небольшим обратным током утечки и быстрым временем восстановления. Здесь выберите сверхбыстрые диоды восстановления SFR104S, D27, D29, D31, как показано, время обратного восстановления меньше 120 нс, максимальное выдерживает обратное пиковое напряжение 400 В.
Конструкция сопротивления защиты силовой трубки
При частом отключении МОП-трубки, если импеданс между затвором и истоком слишком высок, внезапное изменение напряжения между стоком и истоком будет связано с затвором через емкость между электродами, что приведет к относительно высокому всплеску напряжения между затвором и истоком. Это напряжение напрямую разрушит оксидный слой силовой трубки и вызовет необратимое повреждение трубки МОП. Чтобы защитить безопасную работу МОП-лампы, резистор и стабилитрон могут быть подключены параллельно. Возьмите Q1 в качестве примера, подключите резистор R83 100 Ом параллельно между затвором и истоком, а затем подключите параллельно стабилитрон D24 18 В. Из-за различных паразитных емкостей и индуктивностей в цепи могут возникать колебания, которые не только увеличивают потери мощности в МОП-лампе, но также могут вызывать прохождение верхних и нижних плечей моста и сгорание силовой трубки. Добавление буферного резистора на переднем конце затвора может эффективно регулировать скорость переключения трубки MOS и предотвращать прохождение верхних и нижних плеч моста. Как правило, требуется компромисс между временем переключения и эффектом вождения. По-прежнему беря Q1 в качестве примера, резистор R78 добавлен к переднему концу затвора со значением 100 Ом, а диод D23 подключен параллельно эквивалентному резистору R75. Диод не работает при включенном питании, и диод включен во время разряда, и сопротивление уменьшается и быстро разряжается. Играйте роль быстрого выключения трубки MOS (медленное открытие и быстрое закрытие).
Конструкция схемы защиты
Нормальная работа схемы возбуждения неотделима от схемы защиты За счет защиты схемы надежность схемы привода инвертора может быть значительно повышена. Я ранее представил вывод защиты от перегрузки по току ITRIP и вывод неисправности выхода FAULT IR2136 и использовал это для разработки схемы защиты от перегрузки по току схемы трехфазного инвертора. Схема обнаружения перегрузки по току показана на рисунке.
Схема в основном состоит из резистора выборки R311 и компаратора напряжения U182. Верхний конец R311 подключен к стоку МОП-трубки нижнего плеча со значением 22 мОм, который используется для преобразования сигнала тока в напряжение. сигнал. Когда ток в цепи привода инвертора превышает пороговое значение, напряжение U1> U2. Компаратор напряжения выдаст высокий уровень на вывод ITRIP, а IR2136 отключит выходной сигнал управления затвором и отправит сигнал перегрузки по току на основную микросхему управления через вывод FAULT.
подводить итоги
В этой статье логика переключателя управления приводом спроектирована так, чтобы быть активным на низком уровне, и принят метод модуляции дополнительного переключателя с биполярным синхронным преобразованием частоты. Нижнее плечо моста фазы проводимости нормально разомкнуто, а другая пара силовых трубок является дополнительной проводимостью. Этот метод модуляции может быть эффективным Уменьшите пульсации электромагнитного момента во время отсутствия коммутации и коммутации.
Ссылки
[1] Чэнь Хуабинь, Чжан Синхуа. Разработка схемы привода бесщеточного двигателя постоянного тока на основе IR2136 и MOSFET. [J]. Современные электронные технологии, 2019, 42 (4).
Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.
Последние посетители 0 пользователей онлайн
Вообщем с дросселем надо будет по возиться. И есть мысля одна по поводу устранения срабатывания защиты ( я думаю срабатывает по 5в), но это с утра. Спасибо за подсказки.
Да, могут быть конденсаторы в утечке или диод мелкий. Обмотка может и на сердечник коротить и между собой, имеется ввиду 12 вольтова коротить на 5 вольтовую, вот и будет занижено 12 В и завышено 5 В, токи там большие вот и греется. Проверить 12 вольтовую линию сравнительно просто если есть БП с регулируемым виходом и амперметром. При !выключеном! ремонтируемом БП подать с регулируемого БП питание на 12 В линию ремонтируемого, !после выпрямительных диодов! и проконтролировать потребляемый ток - не должно быть много. На вскидку - не более 100-150 мА, если я правильно увидел по схеме, зрение плохое
Не знал! Про утюг слышал! На 5в линии напруга завышана, по этому и срабатывает защита, тем более я раннее улавливал напругу импульса, при котором срабатывает защита и было это около 6в.Этот импульс смотрел на мотортесторе. По дросселю - как то на ютубе ролик видел по проблеме с дросселем. Там то же 5в линия была завышена, а 12в линия занижена и методом тыка ремонтник пришёл к выводу, что виной всему и оказался групповой дроссель! А почему он греется тогда, обмотка на сердечник коротит? А по 12в линии, что там проверять на дефект деталей?
НО!! )) ВСЕ пользуют, на мерседесе картошку с огорода возят (по отношению выхлопа ЦАП, везде сумматор)
Читайте также: