Nietypowy soft-start, problem z przepięciami

BBodek · 5 Czerwca 2015

Witam,

Około 10 lat temu zmontowałem do swojego wzmacniacza Hexfet Gisberts`a trochę nietypowy soft-start, który załącza trafo płynnie narastającym napięciem na bramkach Mosfetów połączonych szeregowo przeciwsobnie. Trafo nawijałem sam ma 600VA. Od tamtej pory chodzi bezawaryjnie.

Ale kilka lat temu zrobiłem koledze wzmacniacz Crescendo Millennium i do niego zastosowałem taki sam soft-start., a zasilany jest dwoma trafami 300VA nawijanymi fabrycznie.

Jednak z nim są co jakiś czas problemy.

Prawdopodobnie od przepięcia podczas wyłączania wzmacniacza pada jeden z tranzystorów Mosfet. W uszkodzonym tranzystorze robi się zwarcie D-S.

Szukałem w necie rozwiązania, ale nic konkretnego nie znalazłem, jeżeli chodzi o zabezpieczenie takiego układu tranzystorów przy takim napięciu zasilania (230V~). Tego typu przekaźniki, czyli SSR najczęściej stosuje się przy napięciu stałym i z zastosowaniem kluczowania PWM.

W moim przypadku chodzi o pojedyncze piki napięciowe podczas wyłączania trafa.

Trafiłem na opis tzw. snubbera i chciałbym zastosować go w tym układzie, podpinając go równolegle do Mosfetów.

I tu moje pytanie:

Z pewnego diagramu wynika, że powinienem dać kondensator 0,1uF, a z nim szeregowo rezystor około 24Ohm.

Czy może w takim układzie lepiej użyć sam kondensator typu snubber? Czy musi być snubber?

Chyba, że są jakieś lepsze rozwiązania, nie zajmujące zbyt dużo miejsca, bo nie ma go wiele...

Schemat obwodów głównych wygląda tak jak na rysunku.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

**zjj_wwa** · 5 Czerwca 2015

zabezpieczenie przepięciowe na zaciskach uzwojenia - próbowałeś ?

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Pamiętaj że "230V" to jest RMS ... czyli piki masz "standardowo" o 1,4142... wyższe.

Oczywiście to się bynajmniej "nie kłóci" z koncepcją snubbera, który można dać jako dodatkową ochronę.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

BBodek · 5 Czerwca 2015

Oczywiście, wiem co to napięcie maksymalne i skuteczne. Tranzystory są na 500V, a i tak padają, czyli piki napięciowe są jeszcze większe.

Transila jeszcze nie próbowałem.

Dałem warystor, ale nic nie pomogło.

**zjj_wwa** · 5 Czerwca 2015

Transile są znacznie szybsze od warystora. Może połączenie transila oraz snubbera załatwiłoby sprawę.

Transil na odczepach trafa, a snubber okrakiem po tych mosfetach. A jak to nie pomoże, to już tak żeby być absurdalnie pewnym,

to jeszcze szeregowo dać 1R rezystor pomiędzy mosfetami a trafem. Wtedy utworzy się "stała czasowa" R (1 ohm) C (snubber), którą ta szpilka napięciowa będzie musiała pokonać. To da trochę więcej czasu transilowi, aby odpalić, jeśli nie dość szybki będzie (1 pikosekunda ... hmmm ... )

BBodek · 5 Czerwca 2015

Dzięki za zainteresowanie.

Właśnie myślałem, czy lepiej dać na tranzystorach snubbera samego czy szeregowo z rezystorem?

Porozglądam się za odpowiednim transilem. Znacie jakiś konkretny typ do tego zastosowania?

**zjj_wwa** · 5 Czerwca 2015

Czekaj, czekaj. Snubbera na tranzystorach bym dał samego, czyli bez szeregowego rezystora.

Wzmacniacz wyłączasz raz na jakiś czas, a szpilka przepięciowa jest pojedyncza, więc nie ma szansy rozgrzać (chyba) tego snubbera

to temperatury która mogłaby go uszkodzić. Zresztą zanim to nastąpi - to odpali transil na zaciskach trafa.

Natomiast ten 1R to myślałem już za mosfetami, ale jeszcze przed trafem. Czyli "zwiększenie stałej czasowej" na drodze od uzwojenia trafa wstecz,

przez R=1ohm, na mosfety chronione tym snubberem C=0,1uF

Natomiast transil, np. 350 lub 375V, na zaciskach samego trafa.

Jeśli to wszystko wybuchnie - to znaczy, że się myliłem.

:)

Transile są chyba najbardziej znane firmy IR (International Rectifier).

Tutaj jakieś inne znalazłem:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Jeśli są "jednokierunkowe", to też raczej można użyć, ale wtedy trzeba użyć dwa, aby "każdy z kierunków" chronić.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

BBodek · 5 Czerwca 2015

Tak się zastanawiam, może żle myślę, że obwód prądowy tego przepięcia to: trafo, trofo pomocnicze i mosfety.

Czy w obwodzie o takiej rezystancji będzie miało znaczenie włożenie rezystora 1R?

**zjj_wwa** · 5 Czerwca 2015

Ja bym to trafo pomocnicze traktował jako "zupełnie niezależny" odbiornik tych 230V co z kontaktu przychodzą.

Status trafa pomocniczego jest taki sam jak lodówki w kuchni. Tak mi się wydaje.

Obwodem prądowym jest: 1). trafo, 2). mosfety oraz 3). Sieć energetyczna 230V o prawie "zerowej" impedancji wewnętrznej.

W takim układzie więc rezystor 1R ma dość duże znaczenie, bo jest o NIEBO większy od "zera" (tzn. prawie zerowej impedancji sieci energetycznej).

Źródłem całego zła, a więc źródłem zasilania - jest uzwojenie trafa.

A zatem wstawienie tego 1R między mosfety a to źródło pozwala uzyskać stałą czasową tau = 2 * Pi * R * C = 6,28 * 1 * 0,0000001 sekund.

Tau = 0,628 mikrosekund = 628000 pikosekund. To jest "znacznie" więcej jak czas wyzwalania transila.

Oznacza to więc, że czas narastania "szpilki" przepięciowej na samych mosfetach, które są przecież równoległe do konda, będzie "bardzo spowolniony" a a zatem transil ma sporo czasu na wykonanie tzw. zapłonu i na eliminację tej szpilki (na zaciskach trafa, czyli przed rezystorem).

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Holgin · 5 Czerwca 2015

Hm, a skoro obecne jest już trafo pomocnicze, nie lepiej zrobić układ klasyczny, z dwoma przekaźnikami i rezystorami mocy?

**zjj_wwa** · 5 Czerwca 2015

Ja tam robię jeszcze prościej, z jednym przekaźnikiem i jedną żarówką.

**Muzg** · 5 Czerwca 2015

Mosfety padają jak muchy po przekroczeniu napięcie Ugs, albo Uds. Zacząłbym od diody zenera między bramkami, a źródłami i dodania rezystora szeregowo pomiędzy bramkami, a układem zabezpieczenia. Na jakie napięcie dobrałeś warystor i jakiej był mocy? Mosfety zazwyczaj daje się na 2x większe napięcie niż maksymalne, więc zwiększyłbym do co najmniej 700V.

**jar1** · 6 Czerwca 2015

Też bym zaczął od zenerów pomiędzy G i S, rezystor w G tez dobrze robi.

BBodek · 6 Czerwca 2015

Ja bym to trafo pomocnicze traktował jako "zupełnie niezależny" odbiornik tych 230V co z kontaktu przychodzą.

Status trafa pomocniczego jest taki sam jak lodówki w kuchni. Tak mi się wydaje.

Obwodem prądowym jest: 1). trafo, 2). mosfety oraz 3). Sieć energetyczna 230V o prawie "zerowej" impedancji wewnętrznej.

Zgadzam się oczywiście, że sieć energetyczna ma prawie zerową impedancję, ale przepięcie moim zdaniem powstaje właśnie po odłączeniu sieci, a wtedy tylko uzwojenie pierwotne trafo pomocniczego zamyka pętlę prądową.

Nie ma na schemacie wyłącznika, ale w rzeczywistości jest właśnie przed trafem pomocniczym od strony sieci.

Z resztą wypowiedzi się zupełnie zgadzam i dziękuję za dokładne wyliczenia.

Hm, a skoro obecne jest już trafo pomocnicze, nie lepiej zrobić układ klasyczny, z dwoma przekaźnikami i rezystorami mocy?

Myślę, że do klasycznego soft-startu nie potrzeba nawet trafa można spokojnie zrobić na zasilaczu beztransformatorowym. Ja jednak chciałem zrobić miękki start w pełnym tego słowa znaczeniu, czyli płynnie załączający trafo. Co ciekawe w moim wzmacniaczu działa jak napisałem bezawaryjnie od 10 lat...

Mosfety padają jak muchy po przekroczeniu napięcie Ugs, albo Uds. Zacząłbym od diody zenera między bramkami, a źródłami i dodania rezystora szeregowo pomiędzy bramkami, a układem zabezpieczenia. Na jakie napięcie dobrałeś warystor i jakiej był mocy? Mosfety zazwyczaj daje się na 2x większe napięcie niż maksymalne, więc zwiększyłbym do co najmniej 700V.

Warystor S14K250 dałem równolegle do trafa głównego, ale nie pomogło, również poleciał Mosfet.

W moim wzmacniaczu są IRF740 na 400V i działają bez zarzutu. Tu dałem IRFP460 na 500V, może trzeba jeszcze większe napięcie, ale dlatego właśnie napisałem ten wątek, aby zastosować jakieś dobre i skuteczne rozwiązanie również gaszenia tych przepięć. Nie mam wielkiego doświadczenia z takimi przepięciami, tym bardziej, że nie mam oscyloskopu...

Dziękuję za wszystkie odpowiedzi i proszę o więcej :-)

Samo sterowanie Mosfetów wygląda tak:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

**zjj_wwa** · 6 Czerwca 2015

Raz, Dwa !!!

Prosty soft start na dwóch elementach:

a). Przekaźnik 230(*) V AC ("zwykły" - z jednym zestawem styków przełącznych)

b). mocna żarówka

Prościej się chyba nie da:

1). Styki NC przekaźnika prowadzą zasilanie do trafa przez żarówkę.

2). Tak długo, dopóki trafo stanowi "zwarcie" ... żarówka się świeci, a na końcówkach trafa nie ma szans na jakiekolwiek "wysokie" napięcie, a zatem cewka przekaźnika pozostaje nieaktywna

3). Gdy trafo się już rozhuśta, nie stanowi już zwarcia. Jego impedancja rośnie. Napięcie na żarówce stopniowo opada, a na trafie - stopniowo rośnie.

4). Gdy napięcie na trafie wzrośnie do sensownej(*) wartości - cewka przekaźnika się uaktywnia i stykami NO realizuje obejście żarówki. Żarówka wypada z obwodu, układ pracuje dalej normalnie.

Całość cyklu załączania trafa trwa od jednej do kilku (-nastu) sekund, w zależności jak wielki udar prądowy idzie na filtry za prostownikami po wtórnej stronie trafa.

(*) zazwyczaj jest tak, że przekaźniki na "230V" zaczynają działać przy istotnie niższym napięciu.

Alternatywnie:

Jeśli SS ma być wyłącznie "trafa" a nie całości układu które to trafo tam dalej zasila, to wystarczy cewkę przekaźnika od razu zasilić z wejściowego 230V AC. Czas przeciągania kotwicy przekaźnika jest wystarczająco długi, aby trafo się w tzw. "międzyczasie" już rozhuśtało.

Jeszcze jedno drobne (Opcjonalne) usprawnienie: zamiast jednej, dać dwie żarówki w szeregu. Pracując na połowie nominalnego napięcia, ich żywotność będzie znacznie wydłużona.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

BBodek · 6 Czerwca 2015

zjj_wwa

Wielkie dzięki za opisy. Sęk w tym, że już przerabiałem tego typu różne soft-starty. Robiłem załączanie przekaźnika przez szeregowy elektrolit, opóźnianie timerem 555, oraz CD4541. Ten ostatni jeszcze najlepiej się zachowywał, bo miał najkrótszy czas powrotu, czego o innych nie można powiedzieć.

Twój pomysł również nie ma tej wady.

Jednak chciałem właśnie pozbyć się przekaźników, oraz niebezpieczeństwa niezwartego rezystora szeregowego.

Zarówki niestety nie mam gdzie włożyć do wzmacniacza.

Mam taki "przyrząd" do uruchamiania układów elektronicznych z włączoną żarówką 150W szeregowo, ale jako soft-start wydaje się jakoś mało eleganckie.

Mój soft-start nie klepie przekaźnikiem, nie ma szeregowego dużego rezystora, a jest mały (4 x 8 cm) i cichy.

Chciałbym go tylko odfiltrować od przepięć.

Dziękuję wszystkim za propozycje. Myślę, że taki snubber na tranzystorach oraz transil na trafie powinien wystarczyć.

Chyba, że ktoś ma inną ciekawą propozycję...

BBodek · 6 Czerwca 2015

Robiłem załączanie przekaźnika przez szeregowy elektrolit,

Dopiero przeczytałem swój post- oczywiście chodziło mi o kondensator zwykły, a nie elektrolit. To tak z rozpędu napisałem.

**jar1** · 6 Czerwca 2015

Całość cyklu załączania trafa trwa od jednej do kilku (-nastu) sekund, w zależności jak wielki udar prądowy idzie na filtry za prostownikami po wtórnej stronie trafa.

To wcale nie trwa aż tak długo. Robiłem pomiary i najwiekszy problem jest tylko w pierwszym oktesie 50Hz, jesli chodzi o samo tafo :

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

**zjj_wwa** · 7 Czerwca 2015

No tak. Nieprecyzyjnie sformuowałem.

Samego trafa - rzeczywiście, bardzo krótko (wystarczy czas potrzebny na przerzucanie kotwicy przekaźnika).

Natomiast Trafo "plus ładowanie filtra" - to już oczywiście zależne od specyficznych uwarunkowań urządzenia, i może trwać nieco, lub nawet znacznie dłużej.