Самодельный драйвер PUSH-PULL

Я, конечно, знаю, что существуют прекрасные готовые драйвера, но, как упомянуто в прошлом посте, ко мне пришло желание немного углубиться в основы построения силовых каскадов, и оттого я решил немного развлечься проектированием своего драйвера. Под катом схема и вопросы.

Итак, подумав, я нарисовал следующее (кликабельно):



Поскольку, как я понимаю, разводка силовой части не менее важна, чем сама схема, сразу приведу разводку, которую я скреативил (также кликабельно):



Итак товарищи, я взываю к гуру импульсной техники. Особо интересует критика разводки, при ее проектировании я руководствовался следующими соображениями:

— я полагаю, что при включении MOSFET'ов заряд в затвор будет перекачиваться из C3 и C4, и оттого постарался расположить их как можно ближе к ним;

— я постарался разделить земли управления и силовой части, соединив их в одной точке; это правильно?

— протекание токов я представляю следующим образом:



это правильно? И, если правильно, то нормально?

Кстати, может быть, параллельно R1-R4 стоит поставить ускоряющие конденсаторы?
  • 0
  • 26 сентября 2011, 14:11
  • _YS_

Комментарии (102)

RSS свернуть / развернуть
Разводка нормальная, а вот схема…
Что будет, если ты просто подашь питание на нее?
У тебя входы D1 висят в воздухе.
Притяни резистором или к земле, или к питанию.
Иначе, отключив входы от предыдущей схемы, ты рискуешь все пожечь.
0
  • avatar
  • mzw
  • 26 сентября 2011, 15:11
А лучше оба — к земле.
Тогда, если входы отсоединить, выходные транзисторы будут закрыты.
0
  • avatar
  • mzw
  • 26 сентября 2011, 15:21
OK, вижу. :) Просто эту проблему я планировал решать уже в блоке управления. Но не спорю, перенести их сюда — здраво.
0
И сделай еще один контакт для земляного провода около истоков выходных транзисторов.
Будет удобнее подключать конденсатор фильтра на выходе.
0
  • avatar
  • mzw
  • 26 сентября 2011, 15:16
Эм… А на выходе нужен фильтр? На выходе у меня трансформатор.
0
Но со средней точки трансформатора на землю конденсатоh будет? Gfhfkktkmyj gbnfyb./
0
  • avatar
  • mzw
  • 26 сентября 2011, 15:28
Параллельно питанию.
0
  • avatar
  • mzw
  • 26 сентября 2011, 15:28
А-а-а… Просто фильтрующий? 470uF?
0
Ну, я планировал подключать среднюю точку к питанию, как у Семенова нарисовано.
0
mzw про кондер питания выходного каскада. Который одним концом цепляется к питанию прямо около транса (или прямо к трансу), а вторым — к земле около истоков силовиков. Вообще я бы его прямо на этой плате предусмотрел. Соотвественно — на нее придется тянуть и силовое питание.
Алсо, ты не забыл что транзисторы могут потребовать охлаждение, а у тебя радиаторы ставить некуда?
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 15:31
Эм, как радиаторы ставить некуда? Транзисторы стоят с краю платы, провода, если чего, пойдут под радиатором.

Вообще я подумывал транс с выпрямителем/удвоителем ставить на отдельной печатке. Или это не труЪ?
0
Ты собрался тянуть провода где 3А 50кГц через девайс? Плохая идея. Контура силовых импульсных токов (это токи драйверов затвора, токи через силовики в транс и через выпрямитель) должны быть предельно малой площади.
C4 кстати ИМХО можно подвинуть с той же целью — минимизация контура.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 15:37
И да, транс я бы тоже лепил прямо на плату. Так что ее нужно удлинять. Силовики желательно вывести задницами на край платы.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 15:33
0
  • avatar
  • mzw
  • 26 сентября 2011, 15:37
Мне сложно сейчас нарисовать.
С этой точки нужен конденсатор на землю — выходной конденсатор питания. И эта цепь должна быть максимально короткой, так как выходной ток по высокой частоте течет от стоков транзисторов к средней точке и далее через конденсатор к истокам.
0
  • avatar
  • mzw
  • 26 сентября 2011, 15:32
Понял.
0
А я бы эмиттеры драйверных транзисторов подцепил прямо к истокам и отдельной дорожкой соединил с землей МС. В остальном выглядит неплохо.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 15:29
Так у меня примерно так и есть. Это как раз П-образная фиговина. А земля управления уходит под МС.
0
Нет-нет. Фиговину спрямить нафиг, протянув максимально короткую дорогу к истоку. Отдельной линией соединить эмиттер и линию под МС.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 15:32
А-а-а. Это можно. Еще немного почитаю комментарии и перерисую с учетом сказанного. :)
0
Все комментарии не читал, может кто уже советовал: не плохо бы затворы полевиков притянуть к земле резистором на 5-10к и параллельно ему саппрессор на напряжение больше 5В, но меньше 10В. Но и без этого должно работать. А какая мощность устройства и входное напряжение?
0
затворы полевиков притянуть к земле резистором на 5-10к

Советовали притянуть входы всего девайса к земле, эффект будет аналогичный. А супрессоры это буржуазное излишество. :)

А какая мощность устройства и входное напряжение?

Мощность 40Вт, кратковременно до 50Вт. Входное напряжение 10В — 15В (автомобильный аккум).
0
Если не хотите ставить саппресор, тогда смотрите чтобы провода к трансформатору были короткими.
0
Без резисторов длинные импульсы не пройдут короткие нормально — т.к. затворы висят в воздухе, а конкретно какая длительность надо смотреть какие емкости затворов. По идее это чистый дифференциатор.
0
Да, и на разводке присутствует замкнутый земляной контур. По-хорошему надо разорвать.
0
Тут его ИМХО сложно разорвать так, чтобы нигде не перекрестились силовые токи (которых аж два разных) и сигнальные.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 16:15
Есть у меня одна идея… Переразвожу.
0
Почему же… Жирную землю пустить не справа, а слева от транзисторов… R5 расположив горизонтально. Да и по-хорошему эммитеры Q2 и Q4 отдельной дорожкой на истоки.
0
Уже, уже. :)
0
Оффтоп! Sindrom случаем не в РТИ учился? А то чего-то уж больно знауомый ник!
0
Че? Не признал старосту?
0
Ну таки здорово! Тота я думаю кто-то про силовую импульсную электронику стелит=)
0
Салют! Да тут таких «кто-то» каждый первый.
0
Offtopic? In MY thread? :-DD
0
Во, переразвел. Кликабельно.

0
  • avatar
  • _YS_
  • 26 сентября 2011, 17:28
1) Транс с выпрямителем и силовым кондером забыл.
2) Если уж у тебя полигоны сеточкой, то протяни нормальную толстую линию на второй исток.
3) SMD-площадки с полигонами лучше не сливать — т.к. врядли у тебя есть маска, то детальки уплывут.
4) Все же надо транзисторы к кондерам C3/C4 подключать, а не кондеры к транзисторам. Т.е. питание сперва должно проходить через кондер, а затем уже на эмиттер.
5) Болтающиеся полигоны ЕМНИП зло.
6) Контроллер я бы тоже поставил на плату. Ну или хотя бы вывел сигнальное питание и сигналы на коннектор, а не рандомные площадки.
7) C2 тоже в идеале надо размещать так, чтобы питание проходило через него, а не окружным путем.
8) Возможно стоит попробовать сместить МС в сторонку (вверх или вниз), а на освободившемся пространстве разместить C2 и все такое. Пространство платы используется весьма неоптимально.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 17:56
1) Будет в следующих итерациях
2) ОК
3) Я обычно полигоны целиком не лужу
4) ОК
5) Ну, хз. Подключу к земле.
6) Ненене. Я еще вообще не знаю, как буду формировать управляющий сигнал. Так что приходить он будет извне, это 100%.
7) Осознаю, буду думать.
8) Что неоптимально — это да. Буду думать.
0
С1 желательно поближе к U1. А лучше всего выводной керамикой навесом. Уж больно длинные дорожки он нее к U1. А в целом гуд.
0
Ага, лучше сразу слева от нее и напрямую с 7-й ножкой соединить. Сигнальную дорожку можно под кондером пропустить, а вот с землей на транзисторы чуть хуже. Придется поискать где ее проложить.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 18:10
Я бы навесом напаял и радовался. Чего боятся, для себя же.
0
Нуу, неэстетичненько :)
Руководитель в кружке говорил «красивая плата может не работать, некрасивая работать не может» :)
+1
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 18:16
Это ГОСТовский прием! А, вообще, что я понимаю… меня-то из радиокружка исключили :(
0
Ну, в те времена логика жрала по полватта чиста на себя, там и выбора не было :)
Хотя имеющиеся у меня синклеры вполне обходятся кондерами рядом с МС.

Кстати, как этот гостовский прием согласуется с требованиями вояк по вибронагрузкам?
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 18:28
Не знаю как согласуются, если вообще согласуются. Видел иногда компаундом к корпусу имс конд-р приклеивали.
0
А я бы поставил IR2108 или IR2109.
Было бы у меня 120/250 ма для IRL540 плюс DeadTime.

Разведено нормально. Только я бы все равно сделал второй контакт земли на выходе(не настаиваю).
0
  • avatar
  • mzw
  • 26 сентября 2011, 17:55
Ну, насчет IRxxxx я уже говорил — знаю, ценю, но хочется приключений. Если бы было нужно быстро и стандартно — без вопросов взял бы их. Но это у меня типа лабораторная работа такая для собственного удовольствия. :) Хочу применить на практике то, что вычитал в Семенове. :)

Земля будет, и транс, скорее всего, туда же запихаю, но это в одной из следующих итераций.
0
По схеме кстати напомню еще одну проблему. Через такой драйвер будут идти сквозные токи в момент переключения. Это может вызвать проблемы с нагревом транзисторов драйвера.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 18:25
Хм. А инерция 74HC00 не спасет?
0
Может форсирующие кондеры добавить?
0
Для дедтайма можно попробовать на один из лог.элементов подавать импульсы через RC-цепочку… но это если действительно возникнут проблемы со сквозняком.
0
Ну и что это даст? На одном фронте дедтайм появится, а вот на втором напротив перекроются импульсы.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 19:00
Твоя правда… RCD-цепь…
0
Чтой-то не верится мне, честно говоря, чтобы такие проблемы возникали на 67КГц. Для BC8(0:1)7 указана предельная частота 100МГц, так что я работаю очень далеко от их предела.
0
Тут лучше не на частоту смотреть, а на временные характеристики. Время включения/выключения/выхода из насыщения…
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 19:29
Я понимаю, но если заявлена такая рабочая частота, то, наверное, и характеристики соответствующие?
0
Ну кагбэ у сигнала на транзисторы 60кГц тока основная гармоника, а спектр за счет фронтов куда как шире. 100нс фронт это вроде уже десятки мегагерц.

А вообще, ты ведь 50-ваттный нестабилизированный преобразователь делаешь. Мож мы слишком углубились в дебри, а девайсу хватит вообще автогенератора на паре силовых транзисторов?)
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 19:36
:D
0
Ну и в принципе, действительно, сперва стоит проверить, есть ли вообще проблемы. Вон логика поголовно в режиме со сквозняками работает, AFAIK, и ничего.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 19:30
Хотя тоже не красиво… Тогда для симметрии надо на оба лог.элемента вешать…
0
Итак, я напряг извилины и произвел еще одну итерацию:



По-моему, я достиг идеала. :)
0
  • avatar
  • _YS_
  • 26 сентября 2011, 19:54
Не-не. Плата стала еще более пустой. А транс по прежнему где-то там.
И еще, как я уже говорил — стоит вывести интерфейс к контроллеру (SGND, DRV_A, DRV_B, VCC) на разъем (пиновый хедер), а силовое питание и ВВ выход — на винтовые клеммнички.
Алсо на сей раз ты забыл про крепеж.
Ну и стоит все же подумать куда ты собрался засовывать девайс. Оно сразу определить конфигурацию платы и расположение дырков.
Транзисторы неплохо бы рядом расположить, тогда их мона на общий радиатор прикрутить (правда через изолятор).
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 20:18
А транс по прежнему где-то там.

Танс непосредственно сверху. :)

стоит вывести интерфейс к контроллеру (SGND, DRV_A, DRV_B, VCC) на разъем (пиновый хедер), а силовое питание и ВВ выход — на винтовые клеммнички.

Боюсь, это усложнит разводку. Так что Бог с ней, с дополнительной красотой, запаяю проводочками.

Алсо на сей раз ты забыл про крепеж.

На плате достаточно места, чтобы просверлить дырки в понравившихся локациях. :D

Ну и стоит все же подумать куда ты собрался засовывать девайс.

Дыг это уже давно решено. Засовывать буду в алюминиевый корпус от звуковухи, который я потырил у khloponin_v. :) Транзисторы отогну горизонтально и прикручу к нему через прокладки.
0
Тем паче делать платко надо под этот корпус)
Под транс лучше все же подобрать место непосредственно на плате. Чтобы установить вплотную и он не болтался. Ну и кроме транса — надо установить и выпрямитель. Там тоже силовой импульсный контур, который тоже надо минимизировать, чтобы не фонил.
Ну и это были комменты на то, что сразу в глаза бросилось. Еще — C3/C4 я бы размести под затворными резисторами — дорожки короче будут, к земле подцепил бы там же, в середине платы. С1 на таком аппендиксе малополезен, минус C2 тоже на аппендиксе.
Боюсь, это усложнит разводку.
Не сильно. Да и возможно разводка от этого тока выиграет.

Ну и стоило бы подумать над контроллером. Мож вообще лучше влепить микру на 6 инверторов и запилить генератор на ней же. Все равно ШИМа у тебя не будет, так что ставить что-либо сложнее смысла практически нет.

И вообще разумней собрать девайс на IR2153, а с драйвером поэкспериментировать на макетке. Будет проще, быстрее, надежнее, да и недорого. Благо превратить H-драйвер в L-драйвер не проблема.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 20:54
Под транс лучше все же подобрать место непосредственно на плате.

Честно сказать, мне жалко текстолита. :) Потому все, что можно вынести, я пытаюсь вынести.

Еще — C3/C4 я бы размести под затворными резисторами — дорожки короче будут

Можно. Но, по-моему, там один-в-один выходит. Ну, может пара миллиметров.

С1 на таком аппендиксе малополезен, минус C2 тоже на аппендиксе.

Дыг C1 же как раз рядом с выводом питания. И питание сначала приходит на C2, а потом идет дальше, все как советовали. Что я делаю не так?
0
Все равно ШИМа у тебя не будет, так что ставить что-либо сложнее смысла практически нет.

Кстати, может и будет. Сейчас я ковыряю драйвер, а генератор и ОС буду изобретать потом. :)
0
Поясните зачем Вам ШИМ и как собираетесь его организовать, чтобы магнитопровод трансформатора не насыщался?
0
Ну как у Семенова написано, стабилизация.

Какое насыщение? Это же пушпулл.
0
Хм… надо перечитать Семенова, че-та не пойму упорно… А насыщение может образоваться, если правое плече пушпулла будет пропускать ток дольше, чем левое… ну и наоборот.
0
Хе… понял о каком ШИМе идет речь. Насыщения действительно нет, длительность по плечам равны, но заполнение по каждому из плеч меньше 0.5.
0
Именно.
0
Ну вот теперь жду отчета об испытаниях :)
0
Будет, будет, запилю статью, как сделаю. :) Только, возможно, не совсем скоро — сдаю матан. :D
0
Только чтобы в нем был смысл — нужен специфический выпрямитель на выходе. Как в БП АТХ. Тобишь еще один моточный элемент)
0
  • avatar
  • Vga
  • 27 сентября 2011, 19:41
Честно сказать, мне жалко текстолита. :)
Жалко?! Да на плате таких размеров можно разместить транс, выпрямитель, генератор и еще останется место для блэкджека и шлюх!
Можно. Но, по-моему, там один-в-один выходит. Ну, может пара миллиметров.
Не совсем. И там можно протянуть более короткую дорожку к земле.
Дыг C1 же как раз рядом с выводом питания.
А к 7 ножке тянется петля через полплаты.
И питание сначала приходит на C2
Нет-нет. «приходит на кондер и дальше выглядит так:
K---*-->
    C2
K---*-->

Где К — клемма питания, а * — ножка. --> — пошло дальше по плате.
Кстати, может и будет. Сейчас я ковыряю драйвер, а генератор и ОС буду изобретать потом. :)
Она там просто не нужна. Тем более чтобы в ШИМе был смысл — требуется определенная доработка выпрямителя.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 21:19
Да на плате таких размеров можно разместить транс, выпрямитель, генератор и еще останется место для блэкджека и шлюх!

Это на 30х45 то? Один транс имеет размеры 30х30.

«приходит на кондер и дальше выглядит так



А к 7 ножке тянется петля через полплаты.

Хм, да.
0
А что, земля у тебя уже не питание? ;) Ее точно так же тянуть надо.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 21:29
А что, земля у тебя уже не питание?

Э-э-э… Ну, типа нет. :)
0
Корче, ожидается еще одна итерация. :)
0
*Короче
0
Оптимист...)
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 21:38
Ну, я имел в виду, очередная. :)
0
Алсо, все же попробуй
1) Организовать внешние соединения в хедеры
2) R1/R2 можно поставить SMD
3) Драйверные каскады можно сдвинуть влево и разместить по бокам от микросхемы

И, все же, твой транс не рассчитан на болтание в воздухе. Поставь его на плату. Под ним вполне можно развести часть схемы SMD-детальками. И выпрямитель там же размести. Не надо тянуть с платы силовые импульсние проводники. Выпрямителя я пробовал такую схему, работает неплохо:
<--*--|>|--*--> +
   |       |+
   |      ===
   |       |
<--+-------*
   |       |+
   |      ===
   |       |
   +--|<|--*--> -
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 21:37
1) А это так необходимо? По-моему, это красотулька.
2) Тогда не получается развести без перемычек.
3) Тогда петляют дорожки к биполярниам. Впрочем, попробую.

Силовую часть я, скорее всего, уже оставлю как есть, а пошаманю с C1/C2.
0
Поставь его на плату.

Так он же и будет стоять сверху, впритык.
0
Мосфеты отогнутся в бока, а сверху будет транс. Если в корпус влезет.
0
Промерь его и сразу предусмотри дырки на тех местах, где из него концы обмоток торчат. Еще можно несколько увеличить ширину платы, чтобы транзисторы влезли по бокам от транса. Если корпус не слишком широкий — мона увеличить так, чтобы прикручивать транзисторы к стенкам не отгибая. Но лучше вывести их на одну сторону и прикрутить к общей стенке.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 22:12
1) Красота — страшная сила! Да и небольшой элемент привязки добавляет порядка в трассировке. Не зря трассировать начинают с того, что к своим местам привязано.
2) Возьми другой паттерн для SMD, под 0805 прекрасно проходит дорога на 0.5мм.
3) Не сильно, а там и так петель хватает. Некоторые даже укоротятся.
0
  • avatar
  • Vga
  • 26 сентября 2011, 22:10
Это в Диптрэйсе наверное универсальный патерн 0603\0805. Действительно, сигнальные дорожки под 0805 нормально проходят. Так же можно использовать SMD перемычки «000» или малоомные резисторы, чтобы под ними пропускать дорожки.
0
универсальный патерн 0603\0805

Хм, возможно. Меня постоянно мучают сомнения, что для 0805 он маловат.

SMD-перемычки в ближайшем ко мне сагазе не продаются. :)
0
*магазе
0
Понимаю… Я одноомные применяю… да и кучу вариантов можно придумать. Если в цепи есть 10к, то ничего не изменится, если последовательно с ним включить 100 Ом… ну и тому подобное…
0
Во! Вот теперь, кажись, идеал и нирвана. xDDD



Место все равно используется не так оптимально, как хотелось бы, но зато все конденсаторы включены корректно! ЫЫЫ!!!
0
  • avatar
  • _YS_
  • 27 сентября 2011, 00:36
Путь затворного тока довольно длинный по земле. И выпрямитель ты таки не развел. Алсо мне все же кажется, у транса несколько другой паттерн выводов обмоток)
Ну и полигоны заземли.
Алсо если переместить R7 — не придется затвор верхнего транзистора вести вокруг.
Алсо C5 мона на 90 градусов повернуть.
0
  • avatar
  • Vga
  • 27 сентября 2011, 00:46
Путь затворного тока довольно длинный по земле.

Если укорачивать, будет петля земли…

Алсо C5 мона на 90 градусов повернуть.

От этого будет ощутимый профит?
0
imho не очень все эти самопальные драйвера, гораздо лучше через управляющий трансформатор с защитными стабилитронами, в той-же книге Семёнова.
0
  • avatar
  • shsvv
  • 27 сентября 2011, 08:02
Ну, у мея всего 50Вт. :)
0
Ну так и трансик намотать много проще, чем спаять такой навороченный драйвер.
0
Никогда не любил намоточных изделий. :) Если катушку можно заменить горстью транзисторов и микросхем, я всегда постараюсь это сделать.
0
Ну а сигнал через трансик чем гонять?
0
TL494
0
Напрямую? По-моему, от лишних транзисторов не уйти.
0
Ну еже-ли ток не будет превышать 500 ма то можно и напрямую, правда ТЛ-ка греться начинает, зато МОСФЕТ-ы ледяные.
0
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.