पावर मॉड्यूल डेवलपर। हैंडलिंग में त्रुटि

नमस्ते! मेरे पिछले लेखों में ( एक बार और दो बार ) आप आधे-पुल के पावर मॉड्यूल से परिचित हो गए, जो आपको लगभग किसी भी टोपोलॉजी के कनवर्टर का निर्माण करने की अनुमति देता है। मैंने दिखाया कि कैसे जल्दी और बिना अधिक प्रयास के एक शक्ति कनवर्टर का एक मॉडल मिलता है और विचार के चारों ओर चलता है, और उनके कार्यान्वयन की प्रक्रिया में, कुछ कमियों की पहचान की गई थी।

काश, यहां तक ​​कि काफी सरल उपकरणों में, लोहे के एक 2 संशोधन की आवश्यकता होती है ताकि किसी विशेष कार्यात्मक के खराब कार्यान्वयन को "साफ" किया जा सके, लेआउट और डिजाइन में सुधार हो सके। नतीजतन, तकनीकी मापदंडों को अनुकूलित करने और मॉड्यूल की उपयोगिता में सुधार करने के लिए काम किया गया था। आज के लेख में मैं आपको केवल इन परिवर्तनों के बारे में अधिक बताता हूं, बताएं कि ऐसा क्यों है, और लेख के अंत में आपको अपडेट किए गए स्रोत दिखाई देंगे। चलो चलते हैं!

परिवर्तन नंबर 1

लेआउट इकट्ठा करने की प्रक्रिया में, मैंने बिजली बोर्ड को अतिरिक्त बिजली + 3.3V को खींचने की जंगली असुविधा का अनुभव किया। मुझे यह भी पता नहीं है कि मैंने ऐसा क्यों किया, मैं सर्किट को देखता हूं और खुद को नहीं समझता)) किसी भी स्थिति में, केवल 12V मॉड्यूल के लिए बिजली बनाने का निर्णय लिया गया था, और बोर्ड पर 3.3V पहले से ही प्राप्त किया गया था। 3.3V बस में वर्तमान खपत लगभग 10 mA है, यह ट्रांजिस्टर ड्राइवरों, लॉजिक प्रोटेक्शन लॉजिक और 1 LED के तार्किक भाग को खिलाती है, इसलिए यह dc / dc सेट करने के लिए आर्थिक रूप से संभव नहीं है और यह एक पारंपरिक रैखिक स्टेबलाइजर (LDO) का उपयोग करने का निर्णय लिया गया है:

नंबर 2 बदलें

डिजाइन की दूसरी संशोधन भी घटकों की लागत के लिए अनुकूलित थी। मॉड्यूल की विशेषताओं को निर्धारित करने वाले प्रमुख घटकों में से एक शक्ति कुंजी के लिए ड्राइवर है - 1EDC60I12AHXUMA1। यह Infineon का शीर्ष ड्राइवर है, लेकिन यह कुछ हद तक बेमानी हो गया है, या यों कहें कि मैं इस अवधारणा में खुद को महसूस नहीं कर सका।

हां, इसमें उद्घाटन के लिए 6.8A और समापन के लिए 10A का एक बड़ा वर्तमान है, यह आपको उच्च आवृत्ति पर काफी बड़े वर्तमान को स्विच करने की अनुमति देता है। सिद्धांत रूप में यह अच्छा है, लेकिन व्यवहार में मैं एक आवृत्ति सीमा में चला गया जो सर्किट और तारों के संयमी मापदंडों के कारण होता है जो मॉड्यूल से जुड़े होते हैं। व्यावहारिक छत 250-300 kHz के क्षेत्र में कहीं है, और सबसे "लोकप्रिय" ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज लगभग 60 ... 120 kHz है, इसलिए ड्राइवर को एक ही लाइन से स्थापित करने का निर्णय लिया गया था, लेकिन एक कम खुलने वाले चालू और उसी समय से अधिक सस्ता है। उपलब्ध - 1EDC40I12AHXUMA1। यह सामान्य रूप से केवल निचले प्रवाह में भिन्न होता है, व्यवहार में, 250 किलोहर्ट्ज़ के ऑपरेटिंग आवृत्ति के साथ एक हिरन कनवर्टर और एक आधा-पुल का परीक्षण किया गया था और यह ड्राइवर इष्टतम नुकसान प्राप्त करने के लिए पर्याप्त निकला, जो चैनल पर स्थैतिक के लगभग 15 ... 20% की राशि थी। इसके अलावा, इस प्रतिस्थापन ने केवल एक स्थिति में $ 6 की लागत को कम करने की अनुमति दी! वैसे, यह ड्राइवर बहुत अच्छी कीमत पर DKO Elektronshchik में है, हालांकि 200 रूबल 121 रूबल में वे 2 सप्ताह पहले बेचे गए थे, लेकिन उन्होंने उन्हें जल्दी से रेक किया, मैंने खुद को लालच से उनमें से 50 को पकड़ लिया।



बेशक, आप पुराने ड्राइवर को छोड़ सकते हैं, लेकिन रूसी संघ में इसकी लागत 2 गुना अधिक है, हालांकि यह ट्रांजिस्टर पर कुल घाटे को लगभग 5..10% कम करने की अनुमति देगा। या मॉक-अप पर 1EDC40I12AH का उपयोग करें, और उत्पादन में 1EDC60I12AH बड़े भाई को डालें, क्योंकि इन ड्राइवरों की पूरी लाइन पिन-टू-पिन संगत है।

नंबर 3 बदलें

सबसे गहरा प्रसंस्करण हार्डवेयर वर्तमान संरक्षण किया गया है। टिप्पणियों में बहुत मूल्यवान और बहुत सलाह और सवाल नहीं थे, उनमें से कुछ को ध्यान में रखा गया था, दूसरा हिस्सा मेरे लिए अप्रासंगिक लग रहा था।

यहां मैं थोड़ा हटकर एक बात करना चाहता हूं और पहले पुनरीक्षण में किए गए सूक्ष्म प्रयोग के बारे में बात करना चाहता हूं। जैसा कि आपको याद है, नियंत्रण से बिजली इकाई को हटाने के लिए सरलतम ऑप्टोकॉप्टर LTV-817 का उपयोग किया गया था (यह वही "लोकप्रिय" पीसी -817 है)। यह अक्सर सस्ते स्विचिंग पावर सप्लाई (आईआईपीएस) के फीडबैक (ओएस) में पाया जा सकता है, लेकिन वहां इसका उपयोग वोल्टेज ओएस में किया जाता है, जहां विशेष प्रदर्शन की आवश्यकता नहीं होती है। मैं इसे हार्डवेयर वर्तमान सुरक्षा में आज़माना चाहता था, क्योंकि उसकी अच्छी कीमत है (लगभग $ 0.03) और व्यवहार में देखें कि वह कैसा व्यवहार करेगा। सिद्धांत रूप में, वह 40 ... 60 kHz तक की आवृत्तियों पर अपने कार्य का सामना करता है, आवृत्ति में और वृद्धि के साथ, ऑप्टोकॉप्लर को स्विच करने का समय नहीं होता है (वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ता है) और वर्तमान के माध्यम से 2-3 अवधि के लिए कुंजी से गुजरता है। बेशक, 10-15A के शॉर्ट-सर्किट चालू के साथ, यह केवल थोड़ी गर्मी का कारण होगा और संरक्षण अभी भी काम करेगा, लेकिन जब नेटवर्क से संचालित होता है तो यह 100% ब्रॉड - चेक किया जाता है। मुझे लगता है कि प्रयोग सफल रहा था और पीसी 817 को रक्षा में रखा जा सकता है यदि आप कम स्विचिंग आवृत्ति के साथ बड़े पैमाने पर उपकरण बना रहे हैं, जहां $ 0.2-0.3 की बचत महत्वपूर्ण होगी।

नतीजतन, मैंने इस ऑप्टोकॉप्लर को एक तेज, लेकिन अधिक महंगा और कम लोकप्रिय एक - TLP2362 से बदल दिया, इसके साथ प्रतिक्रिया प्रतिक्रिया समय 2 ... 6 μs है।



जैसा कि आप देख सकते हैं, सामान्य विचारधारा समान रही है, कार्यान्वयन और घटकों में थोड़ा बदलाव आया है। वर्तमान सेंसर के रूप में, 2512 के समान एक मामले में 2 समानांतर-जुड़े शंट का उपयोग किया जाता है, वास्तव में ये 1% त्रुटि के साथ 2 सटीक प्रतिरोधक हैं, अधिक वसा वाले टांके वाले क्षेत्र और 3 W की एक अपव्यय शक्ति, जो बौन्स द्वारा निर्मित हैं। रूसी संघ के स्टोर में, उनकी कीमत लगभग 1-1.5 डॉलर थी, लेकिन मैंने एलसीएससी पर 1000 टुकड़े का आदेश दिया, उन्होंने संभवत: उन्हें तुरंत एक कॉइल खरीदा और उनकी वेबसाइट पर शेष राशि दिखाई दी, कीमत $ 0.05 या 20 गुना कम है! स्टॉक - लिंक में रहते हुए डुबकी लें। आमतौर पर एलसीएससी पर ऐसे कोई विशिष्ट घटक नहीं होते हैं, लेकिन केवल तब ही दिखाई देते हैं जब किसी ने बहुत ऑर्डर किया और स्टोर ने उन्हें खरीदा और बचे हुए को बेच दिया। या आपको ऐसे शंट्स को 100+ ऑर्डर करना होगा और फिर वे इसे आपके लिए लाएंगे।

वर्तमान सेंसर से संकेत एक परिचालन एम्पलीफायर (op-amp) D5 का उपयोग करके प्रवर्धित किया जाता है, जो 20A के लिए वोल्टेज को 4V तक बढ़ाता है। फिर, डी 6 तुलनित्र का उपयोग करते हुए, इस संकेत की तुलना संदर्भ एक के साथ की जाती है, और यदि यह इसके ऊपर है, तो तार्किक 1 डी 6 (पिन 1) के आउटपुट पर दिखाई देता है, जो ऑप्टोकॉपलर में एलईडी को "रोशनी" करता है। इस मामले में, ऑप्टोकॉप्लर में एक उलटा होता है, अर्थात, जब log.1 इसे लागू किया जाता है, तो यह आउटपुट पर एक log.0 देता है, और D2 और D4 ड्राइवरों को अक्षम करने के लिए उन्हें एक लॉग 1 को पिन 3 पर भेजने की आवश्यकता होती है, यह पता चलता है कि सिग्नल लागू होने के लिए उल्टा होना चाहिए। इन्वर्टर D8। हमें पता चलता है कि जब सुरक्षा आउटपुट में कोई त्रुटि होती है, तो log.1 स्थापित होता है और ड्राइवरों को बंद कर देता है, और सामान्य ऑपरेशन के दौरान, आउटपुट सुरक्षा log.0 होता है और इससे ड्राइवर सामान्य रूप से काम कर सकते हैं।

बेशक, यह एक इन्वर्टर के बिना करना और तुलनित्र पर "प्रारंभिक उलटा" को लागू करना संभव था, इसे थोड़ा अलग तरीके से चालू करना, ताकि यदि वर्तमान पार हो गया, तो यह log.0 आउटपुट होगा, फिर ऑप्टोकॉप्लर के आउटपुट में log.1 होगा और D8 इन्वर्टर को सर्किट से हटाया जा सकता है। जैसा कि मैंने शुरुआती लोगों के लिए संरक्षण कार्य के तर्क को समझने के लिए किया था, जैसा कि मैंने किया था यह समावेशन सबसे स्पष्ट, अच्छी तरह से है, और इन्वर्टर अनिवार्य रूप से एक अतिरिक्त वर्तमान एम्पलीफायर है, जो महत्वपूर्ण है, क्योंकि एरर सिग्नल के आउटपुट में एक एलईडी, 2 ड्राइवर माइक्रोक्रेसीपेट्स और हमारे माइक्रोकंट्रोलर भी हैं, या हो सकता है कि आप कुछ और लटकाने का फैसला करते हैं, इसलिए यहां मौजूदा मार्जिन को नुकसान नहीं होगा।

साथ ही, सुविधा के लिए, 2 जंपर्स जोड़े गए। पहला (J1 सर्किट पर) वर्तमान सुरक्षा के साथ सिग्नल को निष्क्रिय करने का कार्य करता है, डिफ़ॉल्ट रूप से, यह जम्पर बंद हो जाता है और ड्राइवर और PWM नियंत्रक / DSP को एक संकेत भेजता है। यदि किसी कारण से आपको सुरक्षा सिग्नल को अक्षम करना होगा या इसे किसी अन्य सर्किट में लाना होगा, तो आप जम्पर को हटा सकते हैं। दूसरा (J2 आरेख में) शंट से प्रवर्धित सिग्नल का आउटपुट है, ताकि ऑसिलोस्कोप जांच या वर्तमान ओएस के लिए आसानी से कनेक्ट हो सके, हालांकि गैल्वेनिक अलगाव "खो" गया है।

नंबर 4 बदलें

वास्तव में, यह परिवर्तनों का एक समूह है और यह लेआउट और कनेक्टर्स में बदलाव को संदर्भित करता है। सबसे पहले, कंट्रोल बोर्ड से कनेक्ट करने के लिए कनेक्टर को WF-6 से BH-10 में बदल दिया गया है, क्योंकि उत्तरार्द्ध आपको अधिक सटीक रूप से लूप की व्यवस्था करने की अनुमति देता है और लूप को इकट्ठा करने के लिए टांका लगाने या चालाक crimping की आवश्यकता नहीं होती है। दूसरे, रेडिएटर को 1 मिमी से ट्रांजिस्टर से दूर ले जाया गया था, अर्थात् सिरेमिक गर्डर की मोटाई के कारण, पहले संशोधन में इस पर ध्यान नहीं दिया गया था और मुझे ट्रांजिस्टर के पैरों को थोड़ा सा बलात्कार करना पड़ा, जो अच्छा नहीं है। तीसरा, पावर बस पर कैपेसिटर C7-C9 को रेडिएटर से एक और 1 मिमी स्थानांतरित किया गया था, अब रेडिएटर और कैपेसिटर के बीच का अंतर 3 मिमी है।

अंतिम परिवर्तन मेरे लिए महत्वपूर्ण नहीं है, क्योंकि रेडिएटर 20A के रेटेड वर्तमान के साथ +65 ^o C से ऊपर गर्म नहीं हुआ, लेकिन कई लोगों ने इस संभावित समस्या के बारे में बात की, इसलिए टेक्स्टलाइट का एक अतिरिक्त मिलीमीटर खर्च करने का निर्णय लिया गया।

5 नंबर बदलें

यह शायद एक बदलाव नहीं है, लेकिन बस एक वैकल्पिक संस्करण है - इस बार मॉड्यूल का उच्च वोल्टेज संस्करण भी बनाया गया था। IPP65R225C7XKSA1 ट्रांजिस्टर का इस्तेमाल किया गया था, C7-C9 कैपेसिटर का इस्तेमाल 22x25 मिमी के मामले में 400 uF की क्षमता के साथ 400V पर किया गया था। वर्तमान सुरक्षा सर्किट में भी आप केवल एक शंट स्थापित कर सकते हैं, फिर इसका प्रतिरोध 4 mOhm होगा, 2 नहीं, और तदनुसार वर्तमान कटऑफ 20 के बजाय 10A होगा।

वस्तुतः, उच्च वोल्टेज मॉड्यूल में 20A को निचोड़ा नहीं जा सकता है, क्योंकि रेडिएटर का आकार इतनी गर्मी को फैलने की अनुमति नहीं देगा, और 10A पर उन्हें 3 kW चॉस्टनिक लेआउट में सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया। इसलिए, हम 1-ट्रांजिस्टर को उच्च-वोल्टेज मॉड्यूल में डालते हैं, और पहले से ही शंट की संख्या खुद चुनते हैं। सिद्धांत रूप में, यदि सुरक्षा 20 ए पर सेट है, तो यह शॉर्ट सर्किट से भी बचाएगा, और एक महत्वपूर्ण दबाव के साथ यह पागल नहीं होगा। इसके अलावा, उच्च वोल्टेज मॉड्यूल में 2 चाबियाँ ऊपर और नीचे डालने के लिए कोई भी मना नहीं करता है, जगह दूर नहीं गई है।

डीसी / डीसी मॉड्यूल और चालक के बीच की दूरी भी बढ़ गई थी, और मॉड्यूल के पदचिह्न भी तय हो गए थे। तथ्य यह है कि शुरू में मैंने मॉड्यूल केस (एसआईपी -7) के मॉडल को 3 डी कॉन्टेंट से लिया था और इसकी जांच नहीं की थी, यह एक त्रुटि निकला - पैर वास्तविकता की तुलना में मामले की सीमा से 1 मिमी आगे थे, इसलिए मॉड्यूल एक हस्तक्षेप फिट में आ गया। अब मॉडल को ठीक कर दिया गया है और निकासी में 3 मिमी की वृद्धि की गई है।

पीसीबी के आदेश

पहले संशोधन में, मैंने मॉड्यूल और लेआउट की बुनियादी अवधारणा पर काम किया, बेशक दूसरे संशोधन ने मॉड्यूल को कुछ हद तक बदल दिया, लेकिन विश्व स्तर पर नहीं, इसलिए एक ही बार में 50 बोर्डों को ऑर्डर करने, पूर्ण सेट को इकट्ठा करने और कुटिल हाथों में पुनरावृत्ति और उत्तरजीविता का परीक्षण करने के लिए दोस्तों को कई मॉड्यूल वितरित करने का निर्णय लिया गया।



अपने लिए, मैंने 5 मॉड्यूल्स इकट्ठे किए: 2 लो-वोल्टेज और 3 हाई-वोल्टेज। मैंने इस तरह के एक सेट को "विकास किट" के रूप में माना है, क्योंकि यह आपको न केवल एक अलग कनवर्टर को इकट्ठा करने की अनुमति देता है, बल्कि पूरे डिवाइस को मॉक अप भी करता है, उदाहरण के लिए, मैंने पहले ही धाराप्रवाह कनवर्टर पर एक वोल्टेज नियामक (3 उच्च वोल्टेज आधा पुल) पर परीक्षण किया है, और अब मैं इन्वर्टर पर काम कर रहा हूं, जो 24V + -380V तक बढ़ाने के लिए 2 कम वोल्टेज मॉड्यूल है। एक पुल सर्किट और द्विध्रुवी वोल्टेज से साइन खींचने के लिए एक आधा पुल (मैं इस बारे में लिखने की योजना बना रहा हूं)। इसलिए, यदि आप पावर इलेक्ट्रॉनिक्स का पूरी तरह से अध्ययन करने की योजना बनाते हैं, तो उसी किट को इकट्ठा करें, और पर्याप्त रूप से "कोशिश" के लिए।



मैंने पीसीबीवे पर बोर्ड का आदेश दिया और वहां मुझे निम्नलिखित मूल्य टैग मिले:



आदेश में बोर्ड के 2 सेट हैं, लेकिन यह देखा जा सकता है कि मॉड्यूल खुद $ 64 खर्च करते हैं, अर्थात, प्रत्येक बोर्ड की लागत $ 1.28 / पीसी है। डिलीवरी में हर चीज के लिए $ 13 खर्च होते हैं, मुझे लगता है कि अगर आप दूसरे सेट को बाहर फेंकते हैं, तो आप डिलीवरी के लिए $ 10 मिल सकते हैं। बोर्डों की कुल लागत $ 1.48 / पीसी थी। तुम जल सकते हो और परेशान नहीं हो)

अगली बार मैं पीसीबीवे और बोर्ड, और कलपुर्जे, और इंस्टॉलेशन का आदेश देने की कोशिश करता हूं। यह देखना दिलचस्प है कि घटकों की खरीद पर अंत में बचत करना संभव होगा या नहीं। LCSC के विपरीत, PCBway खुद digikey, mouser और arrow (इन वितरकों के कारण अधिक विश्वास पैदा करता है) पर खरीदा जाता है, इसलिए आप एक ही बार में सब कुछ खरीद सकते हैं। इसी क्रम में, इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर से ट्रांजिस्टर और ड्राइवर आए, बाकी LCSC असुविधाजनक है और 3 डिलीवरी (फीस + 2 घटक स्टोर) के लिए भुगतान करना लाभहीन है, आप $ 20-30 बचा सकते हैं। यदि यह दिलचस्प है, तो मैं इस प्रक्रिया पर "ट्यूटोरियल" लिख सकता हूं और प्रलेखन पैकेज तैयार कर सकता हूं।

बोर्ड कैसे प्राप्त करें?

कई लोगों ने इसके बारे में पीएम से पूछा और टिप्पणियों में, मैंने अस्पष्ट "बाद में" के साथ उत्तर दिया और बस स्रोत कोड के वितरण के साथ वापस लड़े, जो लेख के अंत में संलग्न थे। दुर्भाग्य से पहले संशोधन के लिए, मुझे 100% यकीन नहीं था, इसलिए मैंने इसके रनिंग-इन और संशोधन संख्या दो का इंतजार करने के लिए कहा। "संशोधन संख्या दो" आ गया है और मैं विभिन्न तरीकों का वर्णन करूंगा:

• स्रोत को Gerber-files के रूप में लें और अपने पसंदीदा निर्माता को भेजें। हां, मैं आपको एक विशिष्ट उत्पादन से नहीं बांधता, सब कुछ खुला और लोकतांत्रिक है। शायद आपको कम दाम मिलेंगे या राज्यों से बोर्ड चाहिए, चीन नहीं। अगर कहीं आदेश के साथ कठिनाइयाँ हैं, तो आप मुझसे भी पूछ सकते हैं, मैं मदद करने की कोशिश करूँगा;
• PCBway पर एक क्लिक में ऑर्डर करें - ऑर्डर करें । आपके द्वारा प्राप्त किए जाने वाले बोर्डों की गुणवत्ता लेख में तस्वीरों में देखी जा सकती है, निर्माता ने बस बोर्डों के अंदर कटआउट के साथ गड़बड़ नहीं की है, क्योंकि अन्य लोगों को समस्या थी, उन्होंने बस ड्राइवरों और डीसी या डीसी मॉड्यूल के तहत अलगाव कटौती नहीं की थी;
• मेरे पास लगभग 30 बोर्ड बचे हैं, सिद्धांत रूप में मैं उन्हें साझा कर सकता हूं। एकमात्र अनुरोध यह है कि यदि आप इसे स्वयं ऑर्डर कर सकते हैं, तो ऑर्डर करें, शिपिंग सहित 5 बोर्डों की कीमत $ 12 है। यदि किसी कारण से आप खुद को आदेश नहीं दे सकते हैं, तो लिखें - मैं आपको मेल से भेजूंगा।

पावर मॉड्यूल के लिए स्रोत

इस बार आप न केवल पीडीएफ और जीर्बर-फाइलों में स्कीम देख सकते हैं, बल्कि Altium Designer में स्रोत प्रोजेक्ट भी देख सकते हैं। आप कोई भी परिवर्तन कर सकते हैं या घटकों को बदल सकते हैं, उदाहरण के लिए, अचानक आप TO-247 में ट्रांजिस्टर चाहते हैं, अगर आपको लगता है कि यह आवश्यक है तो इसे रख दें। टिप्पणियों में बहुत सारे सुझाव और अलग-अलग सुझाव थे, उन्हें लागू करने के लिए उन सभी को काम नहीं करेगा, क्योंकि कभी-कभी वे एक-दूसरे के साथ विरोधाभास करते हैं और मेरे पास एक कार नहीं है, इसलिए अब आपके पास अपनी सभी विशलिस्ट को जोड़ने और सभी को यह दिखाने का अवसर है कि यह कैसे करना है

• सर्किट आरेख - पीडीएफ
• घटक सूची (BOM) - एक्सेल
• पीसीबी Gerber फ़ाइलें - RAR
• Altium डिजाइनर में स्रोत - RAR