[BSP78] Zarządzanie (dużą) energią

To nie jest miejsce tylko dla początkujących, wszyscy jesteśmy w czymś początkujący i wymieniamy się doświadczeniami.
Awatar użytkownika
gaweł
Geek
Geek
Posty: 1259
Rejestracja: wtorek 24 sty 2017, 22:05
Lokalizacja: Białystok

[BSP78] Zarządzanie (dużą) energią

Postautor: gaweł » wtorek 27 paź 2020, 02:56

BSP78 - układ do komutacji obciążenia

bsp_il00.jpg


Często spotykanym tematem w układach prockowych jest sterowanie „dużymi” energiami. Z tym jest związany często fakt, że te duże energie pochodzą ze źródeł o znacząco wyższym potencjale niż to, co jest dostępne w świecie procków. By nie uszkodzić owych procków, ich możliwości są jakie są, to wymyślono układy pośredniczące w takiej operacji. Przykładem jest układ BSP78. Jak podaje dokumentacja techniczna od tego układu, jest on w stanie pracować z nominalnym prądem obciążenia do 3A. No taki prąd to jest poza zasięgiem dostępnym w prockach (lub jakichkolwiek innych układach cyfrowych). Dodatkowo, przełączane napięcie może sięgać 40V, co dla procków jest wręcz nieosiągalnym kosmosem. Poza tym, może on pracować w środowisku obciążenia czynnego, indukcyjnego oraz pojemnościowego, no prawie cud malina.
Ponieważ tak się złożyło, że w moich rękach wylądował takowy układ, postanowiłem zrobić odpowiednie badania. Pierwszy układ próbny ma następujący schemat:
bsp_il01.png
Nie ma tu nic nadzwyczajnego, obciążeniem jest rezystor dużej mocy (R4). Jak łatwo wyrachować, komutowany prąd wynosi 2A. Sterowanie układem BSP78 pochodzi z układu cyfrowego (taka pozbawiona dzwonienia styków klawiaturka). Jeżeli dioda (zielona) świeci, to znaczy, że na wyjściu (sterującym układem BSP78) panuje stan jedynki logicznej. Dioda (żółta) sygnalizuje włączenie obciążenia.
bsp_il02.jpg
No i fajnie to działa (nawet nieopatrznie się poparzyłem dotykając opornika, bo się nagrzał). Dla stanu logicznego zera sterującego wejściem BSP78, obciążenie nie jest włączone.
bsp_il03.jpg
Zmiana stanu do logicznej jedynki powoduje włączenie obciążenia.
bsp_il04.jpg
No właściwie nic nadzwyczajnego. jednak w głowie pojawiła się sugestia: w układach 5-voltowych jest OK, a jak się całość zachowuje w systemach o mniejszym napięciu zasilającym?
Zmodyfikowany schemat środowiska badawczego pokazuje rysunek.
bsp_il05.png
Mierzone jest napięcia na wejściu sterującym BSP78.
bsp_il06.jpg
Regulując PR'a ustaliłem, że dla napięcia sterującego 2,2V układ BSP78 jeszcze działa stabilnie.
bsp_il07.jpg
To pozwala wysnuć wniosek, że dla nowoczesnych procków (z zasilaniem 3,3V), również można go wykorzystać bez żadnych dodatkowych elementów.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.

Prawdziwe słowa nie są przyjemne. Przyjemne słowa nie są prawdziwe.
Lao Tse

Awatar użytkownika
ZbeeGin
User
User
Posty: 492
Rejestracja: sobota 08 lip 2017, 17:16
Lokalizacja: Śląsko-Zagłębiowska Metropolia
Kontaktowanie:

Re: [BSP78] Zarządzanie (dużą) energią

Postautor: ZbeeGin » wtorek 27 paź 2020, 09:06

Postęp w dziedzinie elektroniki automotive pozwolił na pojawienie się całych serii inteligentnych tranzystorów MOSFET o różnej możliwości komutacji: high-side/low-side switch.
https://www.infineon.com/cms/en/product ... -switches/
Stosujemy je od ładnych paru lat, choć po przejęciu przez Inifneon producenta International Rectifier (który to pierwotnie wprowadził to na rynek) oferta na takie układy ale o dużej mocy - o prądzie liczonym w dziesiątkach amper - niestety znacznie zmalała. :(

Awatar użytkownika
gaweł
Geek
Geek
Posty: 1259
Rejestracja: wtorek 24 sty 2017, 22:05
Lokalizacja: Białystok

Re: [BSP78] Zarządzanie (dużą) energią

Postautor: gaweł » wtorek 27 paź 2020, 09:36

By stosować, trzeba o tym wiedzieć. Raczej mało jest przypadków (jak w moim przypadku), gdzie poszukuję ściśle określonych układów, raczej odbywa się to przez "podglądanie" innych. Takie układy namierzyłem właśnie w rozwiązaniach automotive. Piszę o nich, bo może ktoś skorzysta na zasadzie inspiracji. Sam kiedyś potrzebowałem czegoś podobnego i robiłem to na piechotę z tranzystorów.

Prawdziwe słowa nie są przyjemne. Przyjemne słowa nie są prawdziwe.
Lao Tse

Awatar użytkownika
piotrek
User
User
Posty: 155
Rejestracja: niedziela 05 lis 2017, 02:46

Re: [BSP78] Zarządzanie (dużą) energią

Postautor: piotrek » wtorek 27 paź 2020, 18:18

Można też użyć dość popularnych MOSFETów "logic level", które mają po prostu niskie Ugson <= 5V.

Awatar użytkownika
ZbeeGin
User
User
Posty: 492
Rejestracja: sobota 08 lip 2017, 17:16
Lokalizacja: Śląsko-Zagłębiowska Metropolia
Kontaktowanie:

Re: [BSP78] Zarządzanie (dużą) energią

Postautor: ZbeeGin » środa 28 paź 2020, 06:48

Tylko w przypadku zwykłych MOSFETów nie będziesz miał udogodnień w postaci zabezpieczenia termicznego oraz przeciwzwarciowego. Tu jest właśnie ta największa zaleta zintegrowanych, inteligentnych tranzystorów.
I przy naprawdę dobrze wykonanym takim układzie scalonym jest spory problem by go zniszczyć. Testowaliśmy na różnych obciążeniach i metodach zwarć. Przeżywają w 99%.

Awatar użytkownika
gaweł
Geek
Geek
Posty: 1259
Rejestracja: wtorek 24 sty 2017, 22:05
Lokalizacja: Białystok

Re: [BSP78] Zarządzanie (dużą) energią

Postautor: gaweł » czwartek 29 paź 2020, 01:06

ZbeeGin pisze:I przy naprawdę dobrze wykonanym takim układzie scalonym jest spory problem by go zniszczyć. Testowaliśmy na różnych obciążeniach i metodach zwarć. Przeżywają w 99%.

No właśnie, jest niezniszczalny. W dokumentacji jest napisane, że nawet BSP78 jest odporny na zwarcie, ale prawdę mówiąc nie odważyłem się tego sprawdzić, czyli z zasilacza na 24V dużej mocy zrobić zwarcie i co na to układ BSP? Może trzeba było...

Prawdziwe słowa nie są przyjemne. Przyjemne słowa nie są prawdziwe.
Lao Tse

Awatar użytkownika
gaweł
Geek
Geek
Posty: 1259
Rejestracja: wtorek 24 sty 2017, 22:05
Lokalizacja: Białystok

Re: [BSP78] Zarządzanie (dużą) energią

Postautor: gaweł » czwartek 29 paź 2020, 01:16

A co by było, gdyby...
A co by było gdyby... (studencka zmora). Pamiętam takie pytanie z czasów
studenckich z zajęć laboratoryjnych. Na wejściówce przed zajęciami prowadzący
odpytywał co będzie robione na laborce (normalka, w końcu trzeba wiedzieć co się robi)
i później czasami zadawał jakąś hipotetyczną sytuację: a co by było gdyby...
przykładowo gdyby prądnicę synchroniczną włączyć do sieci na żywioł.
No to zależy od jej mocy, małej mocy to się ona wkurzy i da głośno temu wyraz.
Dużej mocy to poza tym, że może wywalić wszystko w kosmos, to efekty mogą
być niedefiniowalne.


No więc co by było gdyby jakiś procek lub inny układ logiczny nie był w stanie wysterować układu BSP78. Załóżmy hipotetycznie (te, co by było gdyby...) jest sygnał logiczny spoza standardu TTL, przykładowo o poziomie 1,8V. Sprawdziłem praktycznie następujące rozwiązanie.
bsp_il11.png
Jest układ logiczny U1 jako interfejs cyfrowy z wyjściem sygnału o amplitudzie 1.8V. To implikuje specjalnie zastosowanie stabilizatora NCP1117 na 1,8V napięcia wyjściowego. Układ ten SN74LVC1G34 (kod SMD: C345) steruje układem tranzystorowym,
bsp_il12.jpg
którego zadaniem jest wzmocnienie i dopasowanie sygnału tak, by BSP78 miał komfortowe warunki.
bsp_il13.jpg
Za układ logiczny robi tutaj zwykły przełącznik
bsp_il14.jpg
Steruje on wejściem układu logicznego U1. Przyjmowane stany logiczne na wyjściu bramki to dla zera logicznego jest 0V
bsp_il15.jpg
i dla jedynki logicznej jest praktycznie 1,8V.
bsp_il16.jpg
No i to nawet działa.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.

Prawdziwe słowa nie są przyjemne. Przyjemne słowa nie są prawdziwe.
Lao Tse

Awatar użytkownika
gaweł
Geek
Geek
Posty: 1259
Rejestracja: wtorek 24 sty 2017, 22:05
Lokalizacja: Białystok

Re: [BSP78] Zarządzanie (dużą) energią

Postautor: gaweł » środa 04 lis 2020, 00:29

Czasami trzeba się odciąć...

bsp_il30.jpg


Czasem są takie sytuacje, że trzeba się odciąć od reszty. Odcięcie, jak to odcięcie, ma być, ale takie nie do końca → musi przenosić sygnał. No takim dobrym rozwiązaniem jest optoizolacja. Pozwala nie mieć żadnego wspólnego potencjału z resztą układu a jednak pozwala na komunikację. To często staje się dosyć istotne, gdy realizuje się sterowanie dużym obciążeniem. Przełączanie obciążenia zawsze generuje jakieś niepotrzebne impulsy, które zawsze niosą jedynie problemy. Optoizolacja może być rozwiązaniem. W tym celu utworzyłem środowisko badawcze do następującego schematu:
bsp_il31.png
Te rozwiązanie, rzecz jasna, trochę odbiega od rzeczywistości, gdyż w sumie obie strony są zasilone ze wspólnego źródła napięcia (co wymusza również wspólną masę). Jednak można sobie wyobrazić, że część przed i za transoptorem mają wszystko rozdzielone.
Układ badawczy, gdzie głównym bohaterem separacji jest CNY17 to
bsp_il32.jpg
No i to działa, daje się włączyć
bsp_il33.jpg
i wyłączyć
bsp_il34.jpg
No i dokładnie tak miało być.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.

Prawdziwe słowa nie są przyjemne. Przyjemne słowa nie są prawdziwe.
Lao Tse


Wróć do „Podstawy elektroniki - teoria i praktyka”

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 5 gości