P-канальный полевик, что за чертовщина

Всем доброго времени суток.
Есть 4 относительно мощных P-канальных полевика. Зовут их IRF9540. Мне нужно их одновременно включать\отключать с ноги МК. Никакого ШИМа на затворах. Только включить и выключить с очень маленькой частотой. Эти 4 полевика коммутируют 4 нагрузки. Готовясь к кризису, я не стал применять для управления этими полевиками драйверы, а применил один N-канальный MOSFET для всех 4-х мощных P-канальников. Тем более частоты большой нет. Выглядит это примерно так:


На схеме еще не нарисованы стабилитроны затвор-исток, но они есть на 18В (и включены правильно). Конденсаторы и дроссели на схеме - это обязательная часть БП, здесь я нарисовал это для информации, чтобы было представление, что находится за полевиками. Напряжение пока что 50В.
Так вот, [вырезано модератором], творится какой-то бред. Для испытания к собранной схеме цепляю нагрузку порядка 1.5-3А (индуктивная, поэтому обязательно обратный fast-recovery диод, да и без него пробовал). Основные проблемы у меня две:
Первая. При старте девайса (подаче питания) транзисторы в течение пары секунд (чаще быстрее) переходят из открытого в закрытое состояние. При этом напряжение Vgs моментально равно 0. Т.е. судя по Vgs транзистор должен быть закрыт, что мне и нужно, а он, зараза, непонятно от чего оказывается в каком-то недозакрытом состоянии (повторюсь, при подаче питания, т.е. старте) при этом успевает, гад, нагреться за это время.
И вторая - это вообще аномалия какая-та. На исток полевика идет, как видно по рисунку, 50В. Так какого ж, извиняюсь, хрена он мне на стоке выдает плавающие (нарастающие) от 55 до 80 Вольт?! Он что в качестве усилителя что-ли работает?! Я дальше поднятия напряжения не стал ждать, вырубил девайс. Но мне это что-то оооочень не понравилось, думаю там и за 100 Вольт могло бы уйти.
Не знаю уже что делать, хоть тумблеры уже ставь вместо этих полевиков...

0

Сообщение от kirmit Есть 4 относительно мощных P-канальных полевика. Зовут их IRF9540. ...

Они для полного открывания (до значения сопротивления канала, указанного в характеристиках), требуют подачи на затвор напряжения порядка 9-10v относительно истока. Даже при 4-5v сопротивление канала будет еще великовато, хотя для малых токов, не более ампера, иногда хватает. Кроме того, емкости затвора в единицы нанофарад, требуют больших токов перезаряда, если частота переключения десятки килогерц и более.

а причина одна, не читают нихуя Семенова \силовую электронику. там все это на пальцах расписано. Непонятно, что это за дроссели ? Пробовали один каскад задействовать для проверки? Воткните MAX4420, вместо N канального полевика, эта дура раскачает все что угодно на всех разумных частотах.

0

Резисторы в затворах не великоваты?

0

SWK, относительно истока 16В (максимум можно 20В), стабилитрон затвор-исток стоит на 18В. Т.е. транзистор должен быть полностью открыт, когда его нужно открыть. А вот с закрыванием при старте устройства есть проблемы (будто доооолго происходит заряд, хотя теоретически должен происходить за миллисекунды). Частота переключения очень мала (после отладки девайса будет пару раз в день включаться и отключаться), поэтому слишком большие токи не нужны (точнее, я их и ограничиваю резисторами).
Bomomd, почитал Семенова, Америку не открыл :) Дроссели - обязательная часть БП, для того чтобы двигатели не действовали друг на друга. Хотя в куче вместе с MOSFETами мне не очень нравится как они стоят. Но что делать, нужно, чтобы дроссели были. Испытания провожу на одном каскаде, сразу до нескольких пока еще не добрался. По поводу MAX4420 - тратить еще 200 руб., тогда смысл девайса полностью пропадет. И так уже дороговато получилось. И зачем нужен драйвер, если транзисторы работают не на большой частоте? 0,00005 Гц -)
Mittid Mitot, резисторы выбраны исходя из того, чтобы нее грелись. При этом, теоретически, должны обеспечивать нужное время открывания\закрывания (порядка неск. мсек).

0

Вначале попробуй схему на резистивной нагрузке.
Если всё заработает - переходи на индуктивную.
Что за дроссели стоят по питанию полевиков, может быть емкость 5000мкф долго заряжается?
Резисторы в затворе уменьши раз в 10-20, или ставь ускоряющие цепочки ( диод+емкость параллельно с 47к).
Ну и осциллограммы какие-нибудь покажи. На нагрузке, на истоке, на затворе.

0

Дроссели - около 25 витков втрое сложенного МГТФа Ф=0.3 на ферритовом кольце 13х9х5.
Кстати, да. Емкость долго заряжается и поэтому на истоках МОСФЕТов напряжение растет до нормального в первые секунды. Но Vgs все равно равно 0, т.е. даже при нарастании U на истоках транзисторы должны быть закрыты.
На затворах осциллограф показывает ровно то, что нужно. Т.е. относительно истока на затворе 0 при закрывании и 16В при открывании. Бросков никаких не видно.
А вот на стоке видно как линия луча осциллографа растет (это и есть то непонятное поднятие напряжения, о котором в первом сообщении писАл).
Надо попробовать ускоряющую цепочку.

0

А ты правильно включил транзистор? Проверь монтаж однако. Чудес не бывает.
И еще раз - "отделим мух от котлет" :) или упростим задачу - проверь вначале на резистивной нагрузке, а потом усложняй - пробуй на индуктивной.

0

Я не знаю через какое место я измерял раньше, но сейчас я четко видел, что Vgs совсем не 0 сразу при запуске, а падает где-то с 5 Вольт до 0 в течение двух-трех секунд.
Я вот думаю, ведь может быть такое из-за заряда больших кондеров? Кстати, заряжаются они через резистор порядка 50 Ом (ограничивается пусковой ток), затем уже накоротко контактами реле этот резистор замыкается.
Только что теперь делать, если действительно эти кондеры мешают?

0

Несомненно, когда большие кондеры заряжаются, напряжение на них медленно нарастает, соответственно и на напряжение затворе и заряд емкости затвора растут медленно.
А зачем такие большие емкости? У тебя в источнике питания их нет?
Мне вообще непонятено с дросселями и кондерами на каждый ключ, то что ты писал:

Сообщение от kirmit Дроссели - обязательная часть БП, для того чтобы двигатели не действовали друг на друга.

это полное непонимание зачем они нужны.
Дроссели там нужны, если у тебя прёт помеха от двигателей, но обычно в таких случаях их ставят прямо на двигатель, вместе с керамическим фильтрующим конденсатором.
Единственный вариант когда большие кондеры имеют смысл на каждом ключе - если источник не тянет пусковой ток одного двигателя и все двигатели могут включиться одновременно, тогда можно поставить развязывающие диоды на емкости.
Если двигатели будут включаться вразнобой, тогда хватит одного кондера на всех.

0

Емкости они и есть в БП, я их просто нарисовал в схеме, потому что они сразу перед МОСФЕТами вместе с дросселем находятся.

Сообщение от hordikor Мне вообще непонятено с дросселями и кондерами на каждый ключ, то что ты писал: ... это полное непонимание зачем они нужны.

Нагрузка представляет собой контроллеры с ШД. Без дросселей движки действуют друг на друга, т.е. один движок может произвольно сделать шаги куда-либо в то время, пока другой крутится.
А при кондерах меньшей емкости добавляется куча грязи к ШИМу контроллера при больших токах. Например, вал двигателя в полушаге может подергиваться в разные стороны.
Двигатели работают как вместе, так и по одиночке.

0

Сообщение от kirmit Нагрузка представляет собой контроллеры с ШД.

Это надо было писать в самом первом посте темы :)

Сообщение от kirmit Без дросселей движки действуют друг на друга, т.е. один движок может произвольно сделать шаги куда-либо в то время, пока другой крутится.

А почему знаешь?
Кстати, колечко из какого материала? Феррит, альсифер или какой материал с распределенным зазором? Если феррит - плохо будет фильтровать, нужен маленький зазор, и керамический конденсатор неплохо бы параллельно электролиту.

Сообщение от kirmit А при кондерах меньшей емкости добавляется куча грязи к ШИМу контроллера при больших токах. Например, вал двигателя в полушаге может подергиваться в разные стороны.

Скорее всего помеха прёт через питание на затворы.
Для этого достаточно и одной емкости. А если при этом влияют - значит емкость маловата, или источник не тянет ток, посмотри осциллографом что происходит на электролите при включении двигателя.

Кстати, а какой волшебный смысл цеплять резистор 47к к питанию после кондеров и дроссселей, а не до.
Я бы на твоем месте поставил какой-нибудь стабилизатор на 20В и от него питал управление затворами.

0

Сообщение от hordikor Это надо было писать в самом первом посте темы :)

Я почему-то думал, что написАл уже.

Сообщение от hordikor А почему знаешь? Кстати, колечко из какого материала? Феррит, альсифер или какой материал с распределенным зазором? Если феррит - плохо будет фильтровать, нужен маленький зазор, и керамический конденсатор неплохо бы параллельно электролиту.

Дроссели по питанию во многих контроллерах ШД указывают. Много уже народу словили проблемы с работой ШД, пока дроссели не поставили. И я в том числе..
Феррит выбрал потому, что другого ничего не было и, во-вторых, если там ШИМ порядка 25 КГц, то, подумал я, феррит будет только полезен :) По крайней мере после его установки проблемы с работой ШД исчезли.

Сообщение от hordikor Скорее всего помеха прёт через питание на затворы.Для этого достаточно и одной емкости. А если при этом влияют - значит емкость маловата, или источник не тянет ток, посмотри осциллографом что происходит на электролите при включении двигателя.

Грязный ШИМ на кондерах в несколько раз меньшей емкости наблюдался еще в то время, когда никаких полевиков не было. Это тоже одно из требований контроллера (в схеме электролиты указывают). Хотя я поставил с запасом, если вдруг в будущем ШД с бОльшим током ставить буду.
Электролит стоит по одному на каждый контроллер с ШД и один "общий". При этом ток может быть и 8, и 10 Ампер и даже больше. Хотя я его ограничил максимумом в контроллере до 6А (т.е. максимум, который можно выставить на контроллере теперь 6А; пока что опыты провожу с 2-4А).

Сообщение от hordikor Кстати, а какой волшебный смысл цеплять резистор 47к к питанию после кондеров и дроссселей, а не до.

МОСФЕТы по сути нужны для резкого отключения силовой части контроллеров при срабатывании датчика тока. Поэтому сами МОСФЕТы стоят после электролитов. Сам же 47К прицепил после дросселей, чтобы Vgs считался ровно от истока без лишних примесей между затвором-истоком. Побоялся, что вдруг какой-то бросок произойдет на дросселе и тогда из-за того, что затвор до дросселя, исток после него разница напряжения Vgs уйдет далеко за 20В. Хотя может быть это уже фантазия, но я так подумал :) А в чем принципиальная разница размещения затвора до конденсатора? Просто это будет большая проблема для меня, плата то давно уже готовая и чтобы ее вытащить из корпуса, нужно будет вообще все из корпуса повытаскивать. МОСФЕТы с обвязкой расположены на "крыше" (почти электровоз получился :)) - вот рядом с ними легко менять. А электролиты и дроссели на прикрученной в глубине корпуса плате (чтобы вытащить, обычно уходит пол дня).

Я бы на твоем месте поставил какой-нибудь стабилизатор на 20В и от него питал управление затворами.

Стабилитрон на 18В уже есть, зачем тогда стабилизатор?

0

Сообщение от kirmit Я не знаю через какое место я измерял раньше, но сейчас я четко видел, что Vgs совсем не 0 сразу при запуске, а падает где-то с 5 Вольт до 0 в течение двух-трех секунд.

А я не понял. Между чем мерял-то Vgs? При включении оно должно расти с 0 до 12...15 Вольт (точнее до Uстабилитрона, если он есть), а не падать. Может, это между Vg и землёй?
А резисторы, которые по 100к, - куда такие? Уменьшить раз в 10.

0

А я не понял. Между чем мерял-то Vgs? При включении оно должно расти с 0 до 12...15 Вольт (точнее до Uстабилитрона, если он есть), а не падать. Может, это между Vg и землёй?

Мерил именно между g и s, т.е. между затвором и истоком.
Расти должно при включении транзистора, что в общем-то и происходит. А при включении самого устройства (т.е. при подаче питания) оно падает до нуля. Т.е. транзистор в исходном варианте должен быть закрыт, а через резистор происходит заряд затвора напряжением, равным Uистока (тогда разница между затвором и истоком и будет равна нулю).

А резисторы, которые по 100к, - куда такие? Уменьшить раз в 10.

Уменьшил бы хоть в 100 раз, но ток будет великоват для него и будет греться. Хотя раза в 2-3 думаю уменьшить.

У меня сейчас другая идея появилась. Резисторы 100к и 47к поубирать и оставить только для одного MOSFETа, а затворы остальных MOSFETов подтянуть к нему через резистор в несколько Ом.

0

Гипотеза:
при включении электролиты заряжаются с разной скоростью, из-за этого возникает ток между ними, соответственно падение на гейтовых резисторах. Кстати, этим легко объясняется непонятки с измерениями - возможно первых раз мерял на одном транзисторе, а второй - на другом.
Как вариант, можно попробовать развязать диодами. Т.е. от BSS к гейтовым резисторам 4 диода.

0

YurkoM а может быть лучше использовать один делитель на все MOSFETы и к нему подцепить затворы? Через резисторы в неск. Ом для ликвидации "звона" на затворах.
Кстати, тогда получится ровно в 10 раз резисторы уменьшить.

Кстати, этим легко объясняется непонятки с измерениями - возможно первых раз мерял на одном транзисторе, а второй - на другом.

Да нет, пока что все измеряю только на одном транзисторе.

0

Сообщение от kirmit Дроссели по питанию во многих контроллерах ШД указывают. Много уже народу словили проблемы с работой ШД, пока дроссели не поставили. И я в том числе..

Ну правильно, затвор ловит помеху. А ставить потому что "там тоже поставили" - это шаманство :) Надо разобраться и понимать...

Сообщение от kirmit А в чем принципиальная разница размещения затвора до конденсатора?

Просто таким образом ты отстроишься от помехи проникающей по питанию на затворы. По определению напряжение от источника питания чистое, а у тебя еще и дроссели отфильтровывают помехи от двигателей.

Сообщение от kirmit Стабилитрон на 18В уже есть, зачем тогда стабилизатор?

Ты всё-равно эту мощность сеешь на резисторах, если поставить стабилизатор на 20В, (а лучше на 15 - заодно и от зенеров в затворе избавишься) ты уменьшишь влияние питания, да и ток там нужен десяток миллиампер - подойдет обычный стабилизатор на транзисторе и стабилитроне.

0

Сообщение от hordikor Ну правильно, затвор ловит помеху. А ставить потому что "там тоже поставили" - это шаманство :) Надо разобраться и понимать...

Я ж говорю, что проблема такая была еще далеко до того, как полевики эти появились, т.е. нет затвора, который мог бы ловить помеху :) Контроллеры то раньше долго использовались на чуть более низком питании без этих полевиков и без дросселей хватало проблем. А ставил не потому, что "там тоже поставили", а потому что именно разработчик этих контроллеров этот дроссель вместе с электролитами явно указывает в схеме.

Сообщение от hordikor Сообщение от kirmit А в чем принципиальная разница размещения затвора до конденсатора?

Просто таким образом ты отстроишься от помехи проникающей по питанию на затворы.
Уже собрался подвести затворы к дорожке, которая находится до конденсаторов и токоограничительного резистора, специально просверлил дорожку в плате, чтоб проводок подпаять, но потом понял, что в таком случае может быть ситуация, когда напряжение Vgs будет составлять до 50 Вольт или чуть больше. Например, в момент старта, когда после токоограничительного резистора конденсаторы создают КЗ и истокам ничего не достается, а в это время затворы, которые находятся до токоограничительного резистора, уже зарядятся до 50В.

Сообщение от hordikor По определению напряжение от источника питания чистое, а у тебя еще и дроссели отфильтровывают помехи от двигателей.

Вообще раньше я мыслил по-другому. Если, например, на истоках, куда дроссели подведены, происходит бросок, а в это время на затворе пропорционального броска не происходит, то разница Vgs увеличивается на величину этого выброса. Если же затвор подтянут резистором сразу от истока, то это более гарантирует, что Vgs будет зависеть только от делителя.

Сообщение от hordikor Ты всё-равно эту мощность сеешь на резисторах, если поставить стабилизатор на 20В, (а лучше на 15 - заодно и от зенеров в затворе избавишься) ты уменьшишь влияние питания, да и ток там нужен десяток миллиампер - подойдет обычный стабилизатор на транзисторе и стабилитроне.

Стабилизатор, это, конечно, хорошо, но я один L7815 заказывал из другого города (вместе с другими компонентами, конечно), а другого 7815 у меня нет. Кроме того, как я понимаю, от делителя я не избавлюсь (ведь все равно от 50В нужно будет сбросить раза в 2-2.5 для питания 7815), и места уже совсем нет :( Уже на "крыше" еле налепил МОСФЕТов.

* * * * * * * * * * * * * * * * *
Теперь расскажу, как я вроде бы решил эту проблему :) Предварительные тесты показали положительную динамику [тьфу-тьфу-тьфу] :) Завтра буду уже под полной нагрузкой сразу все МОСФЕТы тестировать.
В общем, полностью поубирал все делители, оставил только один и с резисторами в 10 раз меньше. От такого делителя протянул через резисторы ~50 Ом к каждому затвору. В итоге за час тестов не удалось поймать момента закрывания МОСФЕТа при старте (а раньше это было слышно даже по звуку двигателя). Еще раз тьфу-тьфу-тьфу :)
А вот от чего раньше была проблема с не_предсказуемым ростом напряжения на стоке (выходе) я так и не понял. Больше такого момента мне не удавалось словить. Я вот думаю, может быть на всякий случай поставить мне параллельно обратным диодам МОСФЕТов внешние диоды (какие-нибудь 1n4007) для "выравнивания" напряжения сток-исток?

0

Сообщение от kirmit Например, в момент старта, когда после токоограничительного резистора конденсаторы создают КЗ и истокам ничего не достается, а в это время затворы, которые находятся до токоограничительного резистора, уже зарядятся до 50В. Вообще раньше я мыслил по-другому. Если, например, на истоках, куда дроссели подведены, происходит бросок, а в это время на затворе пропорционального броска не происходит, то разница Vgs увеличивается на величину этого выброса. Если же затвор подтянут резистором сразу от истока, то это более гарантирует, что Vgs будет зависеть только от делителя.

Мгм... Ты понимаешь что тебя как управляющее воздействие интересует напряжение на затвор-исток, и пофиг что творится на стоке? У тебя же стабилитрон стоит на затвор-истоке? Так причем здесь сток?
А в твоей схеме если двигатель просадил напряжение на емкости, то и напряжение на затворе дернулось. Хорошо хоть емкость затвора и резистор 47к сгладят эти колебания. А если нет?

Сообщение от kirmit Стабилизатор, это, конечно, хорошо, но я один L7815 заказывал из другого города (вместе с другими компонентами, конечно), а другого 7815 у меня нет. Кроме того, как я понимаю, от делителя я не избавлюсь (ведь все равно от 50В нужно будет сбросить раза в 2-2.5 для питания 7815), и места уже совсем нет :( Уже на "крыше" еле налепил МОСФЕТов.

7815 не поможет у него входное меньше 50Вольт, проще поставить простой стабилизатор на транзисторе и стабилитроне, а если в smd делать(ток мизерный), то и места они займут чуть-чуть.

Сообщение от kirmit Теперь расскажу, как я вроде бы решил эту проблему :) Предварительные тесты показали положительную динамику [тьфу-тьфу-тьфу] :) Завтра буду уже под полной нагрузкой сразу все МОСФЕТы тестировать.

Поздравляю.

Сообщение от kirmit Я вот думаю, может быть на всякий случай поставить мне параллельно обратным диодам МОСФЕТов внешние диоды (какие-нибудь 1n4007) для "выравнивания" напряжения сток-исток?

Зачем, опять шаманство? Они прост не будут работать - внутри уже есть диод, и он намного быстрее 1N4007.

0