Inca un amplificator...

[Akos]

Simulati cu urmatoarele valori: Vgs=7V, Rdson=4,4miliohmi, Rsarcina=4ohmi

[UDAR]

Nu se poate răspunde imediat prin Da sau Nu.

Trebuie analizată comportarea driverului SI8751 care, la prima vedere, pare destul de lent la comutarea ON-OFF (Atenție! Nu timpul în care comută el ci timpul în care comută MOSFET-ul). E posibil să existe un mecanism de accelerare a acestei comutări dar eu nu l-am identificat în lecturarea rapidă a DS. Trebuie observat că un MOSFET de genul celui propus de tine (și care, în principiu, satisface cerințele) are o capacitate de intrare de 7-10nF (mult peste cei 100pF avuți în vedere la testarea SI8751) . 

Deci, dacă eu nu mă înșel, blocarea MOSFET-ului poate să dureze zeci de ms. Asta impune analizarea cu atenție a încadrării în SOA pentru că avem o tranziție destul de ”violentă” - de la conducție de zeci de A la blocare cu zeci spre o sută de V. 

 

 

EDIT . Am găsit totuși în DS fraza :

”When the Si875x is turned off, charge is drained form the gates of both FET’s and the ac current is turned off.” 

Deci mecanismul de care mă îndoiam pare-se că există totuși. Trebuie de verificat . Dacă MOSFET-ul trece din ON în OFF în mai puțin de 1ms atunci probabil că încadrarea în SOA nu mai pune probleme.

Editat Octombrie 31, 2022 de UDAR

[sesebe]

Ce tensiune de alimentare ai la finalul tau? Din ce retin eu este destul de mare spre foarte mare. Fiind prea stufoasa schema pt gustul meu am renuntat sa o mai analizez in detaliu.

Tranzistorii din SSR-ul pt difuzoare trebuie sa suporte tensiunea maxima de alimentare (final in scurt de exemplu) si trebuie sa mai aiba si o rezerva serioasa peste pt a putea suporta supratensiunea generata in momentul decuplarii, supratensiue care oricum trebuie clampata / limitata cu alte elemente externe.

[Sharky]

Releu normal? Are cativa mOhmi.

Daca ii faci si un circuit care sa suprimeze arcul, contactele vor avea viata lunga chiar si in cazul decuplarii in caz de avarie cu DC la iesire.

Totul e sa decuplezi cand condensatoarele sunt descarcate si sa nu recuplezi decat dupa ce le-ai descarcat in prealabil.

Cum incarcarea se face doar in prezenta unui semnal DC, deci a unei erori, evident este exclusa o recuplare decat dupa ce defectul a disparut. O mica intarziere in recuplare si niste rezistente vor descarca acele condensatoare.

 

Singura hiba e ca prin condensatoare vor trece mizerii spre boxe, deci cuplarea intarziata va fi anulata.

Dar si asta se poate contracara cu un alt releu, de capacitate mica, Dar n-am vrut sa ma complic asa de tare.

 

 

[Akos]

Ampul este alimentat cu +-95V. Paralel cu feturile ma gandeam sa pun un transil de 100V. Din ce zice @UDARar trebui sa verific ceva, dar nu prea stiu ce (si cum). Din cate cate am dedus din modul de functionare, fet-urile nu au nevoie de radiatoare, din cauza lui Rdson foarte mic. Sigur mai sunt colegi de forum care s-au jucat cu ideea de protectie al difuzoarelor cu ssr.

[Akos]

Ma uitam la protectia lui @Sharky si ma deruteaza comanda fetului ce comanda releul. Nu vibreaza contactul releului ? In mod normal din cauza frontului foarte lent al tensiunii de comanda releul vibreaza la cuplare.  Pe urma, valorile de 470u paralel cu 10k nu intirzie prea mult decuplarea boxei de amp ? Condul de 470u in serie cu sarcina este dinamic un scurt si presupunind ca apare o componenta continua le iesirea ampului, in primele momente de la decuplare ea ajunge pe boxe din cauza valorii mari a condului. 

 

 

[Sharky]

Valorile sunt orientative, comanda prin mosfet a releului e iar la alegere. Se poate face cu Darlington pt comutare mai brusca.

 

Cât despre 470u in serie cu boxa da o fr de taiere de 40hz la 8 ohmi. Nu mi se pare ceva tragic pt boxa.

 

Din ce țin minte eu am pus 220u pe contacte și n am avut arc vizibil.

Dar experimentele le am făcut demult.

[Akos]

Am gasit la https://sound-au.com/articles/mosfet-relay.htm acest articol care mi s-a parut interesant:

 

Un driver MOSFET disponibil recent este dispozitivul cuplat capacitiv Si8751/52 , care a fost lansat în 2016 (este nevoie de timp înainte ca noi dispozitive să fie disponibile de la distribuitori). Din păcate, acestea sunt disponibile doar într-un pachet SMD, dar cu o izolație nominală de lucru de 630 V (și o tensiune de testare de 2,5 kV) care oferă o izolare suficientă pentru majoritatea aplicațiilor nominale de rețea. În funcție de cerințele locale, partea joasă (circuit emițător alimentat de la o sursă de 3,3 V până la 5 V) poate necesita o împământare de protecție a rețelei. Pentru releele difuzoarelor și alte aplicații de joasă tensiune, nu sunt necesare precauții speciale. Au fost multe lucrări de proiectare asupra acestora pentru a le face cât mai flexibile posibil.

În afară de circuitul integrat Si8751 în sine, în mare parte aveți nevoie doar de o sursă de alimentare de 5V, câteva rezistențe și un condensator. MOSFET-urile de ieșire vor fi selectate pentru tensiunea și curentul necesare pentru aplicația dvs. Am arătat un releu AC MOSFET, dar IC-ul este la fel de capabil pentru DC. Deși este mult mai rapid decât oricare dintre optocuptoarele examinate aici, nu este proiectat pentru comutare de mare viteză. Fișa de date sugerează o limită superioară de 7,5 kHz, dar chiar și asta poate fi puțin aventuroasă.

Figura 11 - Releu MOSFET utilizând cuplajul capacitiv Si8751

Timpii de pornire și oprire sunt semnificativ mai buni decât optocuplele fotovoltaice, cu cifre tipice de 42 µs (pornit) și 15 µs (oprit). Acest lucru le face o alegere ideală pentru orice releu MOSFET, iar IMO face ca celelalte metode să fie învechite. Singurul dezavantaj este faptul că este disponibil doar un pachet SMD (SOIC-8). La puțin peste 2,00 USD fiecare când le-am cumpărat (la sfârșitul anului 2019), sunt și economice. Pentru compatibilitatea inversă cu optocuplele, intrarea Si8752 emulează un LED, ideea fiind că nu este necesară reproiectarea circuitului. Si8751 utilizează o intrare de nivel logic.

Există prevederi pentru condensatori „Miller”, cu ideea că aceștia vor împiedica pornirea MOSFET-urilor cu tranziții rapide pe semnalul aplicat. Pentru lucrări audio (și oriunde altundeva unde nu sunt așteptate tranziții foarte rapide de tensiune), acestea pot fi omise. R3 (conectat de la pinul TT la masă) este utilizat pentru a controla cât de mult curent consumă circuitul de la sursa de 5V. Poate fi scurtcircuitat la masă (17mA), poate folosi (de exemplu) un rezistor de 10k (9,5mA) sau lăsat deschis (1,8mA). Acest lucru determină timpul de pornire, cu un curent ridicat oferind o pornire mai rapidă.

Tensiunea tipică de „pornire” a porții MOSFET este de 13V, dar fișa de date spune că poate fi de până la 9V. Majoritatea MOSFET-urilor „normale” (adică nu la nivel logic) vor fi destul de mulțumiți de acest lucru, dar trebuie să verificați acest lucru din foaia de date MOSFET. Dacă doriți să aflați mai multe despre acestea, o căutare pe web va furniza fișa de date. Acesta este primul circuit integrat pe care l-am întâlnit care face ca releele MOSFET să fie opțiunea „mergi la” pentru a comuta orice, de la tensiunile de rețea la protecția difuzoarelor.

Aceste circuite integrate permit, de asemenea, utilizarea unui MOSFET N-Channel (sau P-Channel, cu pinii de poartă și de sursă schimbati) pentru comutarea înaltă, fără a necesita condensatori bootstrap sau alte componente. Totuși, nu sunt potrivite pentru sursele de alimentare cu comutare, deoarece nu sunt suficient de rapide. De asemenea, nu sunt potrivite pentru nicio aplicație care necesită control liniar - MOSFET-urile sunt fie pornite, fie oprite. Deoarece sunt proiectate special pentru releele MOSFET, acest lucru nu ar trebui să fie o surpriză. Că depășesc orice altceva disponibil este un dat, deoarece niciuna dintre celelalte tehnici examinate în acest articol nu se apropie.

Figura 12 - Releu MOSFET folosind placa Si8752 și Project 198

Cele de mai sus arată prototipul meu, folosind PCB-ul P198 și folosind o pereche de MOSFET STW20NK50Z. Acestea sunt dispozitive de 500V, 20A, 190W pe care s-a întâmplat să le am la îndemână (scoate dintr-un SMPS care a eșuat). Este de la sine înțeles că funcționează exact conform așteptărilor și am efectuat câteva teste „definitive”, iar timpii de pornire și oprire sunt așa cum se arată în fișa de date Si8751. Ieșirea DC de la IC a măsurat puțin sub 11 V, mai mult decât suficientă pentru a porni complet MOSFET-urile.

Releul MOSFET a fost testat cu un amplificator audio pentru a porni și opri difuzorul, precum și cu un proiector LED de 50W de la rețeaua de 230V. Funcționează perfect în ambele aplicații și este cel puțin rezonabil de sigur cu tensiunile de rețea, datorită ariei mari de curgere și distanțelor de degajare. Cu MOSFET-urile pe care le-am folosit, ar trebui să poată face față unei sarcini de 230V de până la aproximativ 500W (puțin peste 2A) fără a avea nevoie de radiatoare pentru MOSFET, deoarece acestea vor disipa aproximativ 800mW fiecare. Curenții mai mari vor necesita radiatoare pentru a menține o temperatură de funcționare sigură. Există multe MOSFET-uri cu R _DS-On semnificativ mai scăzut, care vor disipa mai puțină putere, în special la tensiuni mai mici.

Pentru un proiect de releu MOSFET, vezi Proiectul 198 , care prezintă un circuit complet, bazat pe placa de testare prezentată mai sus. A fost testat pentru comutarea rețelei, atenuarea lămpii și comutarea difuzoarelor și face exact ceea ce este de așteptat în fiecare caz. Este prezentat folosind MOSFET-uri IRF540N, care sunt potrivite pentru comutarea difuzoarelor și pot fi utilizate cu placa de protecție a difuzoarelor Project 33 . Un releu MOSFET este ideal atunci când tensiunea de alimentare de curent continuu este prea mare pentru a preveni arcul de contact al releului.

[Akos]

Tot in acel articol:

 

12 - Funcționarea clemei Miller

Fișa de date pentru circuitele integrate Si875x nu oferă informații despre cum funcționează circuitul de clemă Miller. Circuitul este integrat și, probabil, producătorul fie își imaginează că oamenii vor ști cumva, fie încearcă să-l păstreze „secret”. Deși mi-am dat seama destul de repede (odată ce am decis că oamenii ar putea dori să știe), există multe documente pe net care descriu clemele Miller. Ele sunt deosebit de importante cu MOSFET-urile SiC (carbură de siliciu) datorită structurii lor interne diferite, dar timpii de creștere a tensiunii foarte rapidi pot cauza probleme și cu MOSFET-urile standard de siliciu. Veți descoperi rapid că majoritatea informațiilor disponibile online sunt fie note de aplicare, fie discuții academice. Veți fi greu să găsiți multe exemple de circuite care să arate cum este implementat.

Toți semiconductorii au capacitate inter-electrod, iar capacitatea dintre dren și poartă (capacitatea Miller) este cea mai importantă. În mare parte, aceasta nu este o problemă, deoarece MOSFET-urile sunt de obicei conduse de la o impedanță foarte scăzută, dar circuitele interne ale circuitelor integrate Si875x au o impedanță efectivă considerabil mai mare. Acest lucru permite ca o tensiune de scurgere cu timp de creștere rapidă să provoace conducerea spontană a MOSFET-ului de comutare. S-ar putea să dureze doar o microsecundă sau cam așa ceva, dar poate atinge un curent mare, limitat doar de impedanța externă.

Fișa tehnică Si875x este neclară cu privire la impedanța „gate-off”. Deși susține că este peste 1 MΩ, acest lucru este foarte puțin probabil. Nu este ceva ce am putut verifica, dar din măsurătorile de performanță ar părea a fi în jur de 22k. Cu condiția ca DVDT (ΔVΔT - rata de schimbare a tensiunii în funcție de timp) să rămână sub 10V/ µs, este puțin probabil să apară probleme. Poate că nu sună foarte rapid, dar este echivalent cu o undă sinusoidală de 50 V RMS la 20 kHz.

Capacitatele parazitare pentru un MOSFET sunt prezentate umbrite. Acestea sunt (în ordinea importanței) C _GD - poarta la scurgere, C _GS - poarta la sursă și C _DS - dren la sursă. Conducția spontană este cauzată în principal de C _GD , deoarece tensiunea în creștere pe dren este parțial cuplată la poartă. Dacă tensiunea de drenaj se modifică suficient de repede, ar trebui să fie evident că MOSFET-ul va conduce, dar numai în timp ce tensiunea de drenare crește.

Figura 13 - Circuitul demonstrativ al clemei Miller activă

În desenul de mai sus, am arătat doar un MOSFET de comutare, Q1. Q2 este clema Miller. Când tensiunea de drenaj DVDT este foarte scurtă (de exemplu, 10 µs sau cam asa ceva de la zero la maxim), capacitatea MOSFET-urilor de comutare Miller o va face să se pornească - pe măsură ce tensiunea se schimbă . Folosind un condensator pentru a diferenția rata critică de schimbare a MOSFET-ului cu clemă, clema pornește și degajează curentul porții parazite la sursă. MOSFET-ul de comutare poate avea curentul DVDT redus de la mulți amperi la doar câțiva miliamperi cel mult.

Clema Miller este prezentată ca un MOSFET cu semnal mic, dar poate fi folosit și un tranzistor bipolar. Într-o comparație simulată între 2N7000 MOSFET și 2N2222 BJT, diferența a fost neglijabilă

O simulare a circuitului prezentat (dar cu Q2 deconectat) indică faptul că un timp de creștere a tensiunii de alimentare de 10 µs (de la zero la 100 V pe sursa de curent continuu), MOSFET-ul va conduce vârfuri de 6,27 A (cu un curent mai mare de 1 A timp de 22 µs). Când circuitul de clemă Miller este conectat, curentul de vârf este redus la 15 mA cu o durată mai mică de 1 µs. Rețineți că întregul proces este irelevant dacă alimentarea este constantă DC și se poate întâmpla numai atunci când DC este pornit și DVDT-ul său este mai mare de 10 V/ µs. În circuitele din „viața reală”, acest lucru este foarte puțin probabil.

În timpul simulărilor mele, am descoperit că un ΔVΔT de 100V/ µs ar determina ca un IRF540N (simulat) să intre în conducție spontană cu o rezistență GS de 330Ω, trecând un curent de 4,5A în timpul tranziției de tensiune de la 0-100V (în 1 µs). Aceasta a fost redusă la 65mA cu clema Miller activă în loc, folosind un condensator de 22pF. Cu o rezistență GS mai mare, efectul a fost mult mai rău. În marea majoritate a cazurilor, capacele de prindere Miller nu vor fi necesare.

Aceasta este o explicație simplificată, așa că dacă doriți să obțineți o acoperire mai aprofundată a subiectului, vă sugerez o căutare pe web. Circuitul prezentat mai sus a fost simulat, iar clema face exact ceea ce ar trebui să facă. Circuitul demonstrativ prezentat în Figura 13 reduce curentul MOSFET de comutare de vârf de la peste 6A la nu mai mult de 15mA (dintre care cea mai mare parte se datorează C _DS ), pe baza unei simulări folosind dispozitivele (și forma de undă de tensiune) prezentate în circuit. În ciuda a tot ceea ce este descris aici, nu mă pot gândi la nicio aplicație în care vor fi experimentate probleme, dar dacă apar , soluția este furnizată în IC.

 

 

Si in final: https://sound-au.com/project198.htm

[UDAR]

Da, Elliott pare mulțumit de el deși menționează și el neclaritățile din DS privind tranziția ON-OFF.  Nu am urmărit la ce putere face el protecția difuzoarelor cu acest releu dar cred că e o putere substanțial mai mică. 

În ce privește verificarea de care vorbeam e relativ simplă - se face un circuit de putere redusă cu un MOSFET de tipul dorit, o rezistență în drenă și o sursă. Se atacă cu Si8751 care la rândul său este comandat de un generator de semnal dreptunghiular. Un osciloscop ne permite să vedem timpii de comutare . Nu ne interesează foarte tare întârzierea față de semnalul de comandă cât durata fronturilor deci, la nevoie, putem folosi și un osciloscop cu un singur spot.

Sigur, în realitate vor fi diferențe față de ce testăm aici dar nu majore. Oricum vom vedea dacă este vorba de milisecunde sau zeci de microsecunde. 

[Sharky]

Dar ce contează viteza de comutație?

Adică poate sa fie și 1ms, disiparea tot mica va fi.

Sau vrei sa faci protecție la scurt?

Mă îndoiesc, dar și acolo limitarea grosiera o faci din limitarea prin etajul final. Iar releul fie el și solid state, e extra. Că sa nu sudezi firele.

[UDAR]

Păi contează viteza de comutație căci curbele din SOA depind de timp - la zeci de microsecunde poți disipa, să zicem, sute de W pe când la milisecunde doar câteva zeci de W.

[Sharky]

Am impresia că tastez degeaba.

Am scris clar că limitarea principala o faci in etajul final.

[UDAR]

Eu ma refer la protecția la DC (când un final e sârmă) deci nu mai acționează nicio protecție.  Dacă vorbim de chestii diferite, scuze.

[sesebe]

Poti detalia putin cum faci limitarea in etajul final cind acesta are tranzistori arsi?

A postat Udar mai rapid.

 

Editat Noiembrie 1, 2022 de sesebe