Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ДПТ. Последняя редакция(новая новая) / metoda_po_kursachu_SvSU_samaya_poslednyaya_redaktsia(10.11.14).doc
Скачиваний:
168
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
5.6 Mб
Скачать

9. Защиты

В курсовом проекте предусматриваются защиты:

- от длительного пускового режима, когда по какой-то причине двигатель не набирает обороты;

- от больших токов, протекающих через транзистор (защита от токов короткого замыкания).

Для решения этих задач необходимо фиксировать напряжение, пропорциональное току. Стандартный способ – это использовать закон Ома: напряжение прямо пропорционально току, коэффициент пропорциональности – резистор.

Схема включения резистора (шунта) показана на рис. 8.1.

Рис.8.1. Схема включения резистора Rш

В какую бы сторону не запускался двигатель, на Rш будет выделяться напряжение одной полярности, но такой способ включения резистора имеет существенные недостатки:

- резистор Rш должен быть мощным и безиндуктивным (серийно выпускаемые витые мощные резисторы имеют недопустимо высокую паразитную индуктивность);

- необходим мощный радиатор для отвода тепла от него, чтобы не было влияния температуры на его величину;

- резистор создаёт дополнительные потери мощности, снижающие КПД схемы (например, Iпус = 50 А, Rш = 0.1 Ом, Р = 250 Вт).

9.1 Защита от токов короткого замыкания

Схема подключения резистора Rш, свободная от указанных недостатков, приведена на рис. 8.2. В ней в цепь протекания якорного тока двигателя включён SENSE MДП – транзистор. Он постоянно открыт (вход IN драйвера IR2121 подключён к +20В) и потеря мощности минимальная. На дополнительном выводе (SENSE) протекает ток, пропорциональный основному (коэффициент понижения Kп обычно 200…1000).

Рис. 8.2. Схема защиты от токов к.з. на базе SENSE – МДП транзистора (VT5)

Микросхема IR2121 (драйвер нижнего ключа мостовой схемы) оснащена довольно сложной схемой защиты силового транзистора от перегрузки по току (Iкз). Уменьшенный в Kп ток транзистора измеряется шунтом Rш и через делитель напряжения (резисторы R2,R3 ) (Rш, R2,R3 совместно определяют ток срабатывания защиты), поступает на вход CS. Ёмкость C3 предназначена для подавления высокочастотных помех. Если напряжение на входе CS > 0.23 В, то внутри драйвера включается компаратор напряжения, который переводит микросхему в режим стабилизации стокового тока VT5 на уровне:

.

за счёт регулирования напряжения на затворе транзистора VT5.

Одновременно с этим запускается схема формирования задержки времени выключения питания затвора мощного ключа. Длительность этой задержки определяется временем заряда конденсатора C1 от 0 до 1.8 В под действием постоянного тока Iзар = 0.1 мА.

Время задержки рассчитывается по формуле:

.

По истечении этой задержки силовой транзистор на этом цикле коммутации (в течение периода T) запирается. В следующем цикле всё повторяется.

Транзистор VT5 выбирается так же, как и мощные ключи VT1-VT4 (на ток, напряжение, мощность, расчёт теплоотвода).

Единственное отличие, что Uси доп должно быть большим, чем напряжение питания драйверов мощных VT (Uп др ≈ 20 В). При запирании SENSE МДП – транзистора, напряжение для удерживания в открытом состоянии мощных транзисторов UG будет недостаточно (UG ≈ 0) и последние закрываются, тем самым всё напряжение питания двигателя En будет приниматься ими. Для расчёта величины Rш необходимо использовать справочную зависимость SENSE МДП-транзистора (рис. 8.3) с учётом напряжения срабатывания зашиты от токов к.з. (IR2121 – 230 мВ).

Для других SENSE МДП – транзисторов коэффициент Kп может не зависеть от величины Rш (например BUK7C06-40AITE).

Способом проб выбирают такую величину Rш , чтобы выполнялось соотношение для тока короткого замыкания (Iк.з.):

. (8.1)

где Iкз = Iпус∙∙Ккзкз – см.техническое задание).

С другой стороны Um должно удовлетворять условию не срабатывания защиты от пускового тока:

Um = .

отсчитывается при напряжении затвора UG ≈ 20 В, Rш1 принимается из диапазона 0.5…6.6 Ом (см. рис. 8.3). Затем необходимо рассчитать делитель (R2, R3 – порядка единиц кОм), чтобы неравенство 8.1 преобразовать в равенство 8.2.

Если Kп не зависит от величины Rш, то просто решается уравнение:

. (8.2)

и можно не применять резисторный делитель (R2), а величину R3 выбирать исходя из требований к фильтрации высокочастотных помех.

Величину ёмкости C1 рассчитывают по равенству (8.1), а tзад задают в диапазоне, чтобы минимизировать величину мощности рассеивания VT5 и не увеличивать площадь радиатора: 0≤ tзад ≤0.1 tи max. Емкость С2 - фильтрующая ёмкость источника питания драйверов, может отсутствовать. В общем случае желательна для фильтрации высокочастотных помех по источнику питания.

Рис. 8.3. Зависимость коэффициента понижения Kп от величины напряжения на затворе (UG ) и величины сопротивления Rш (транзистор типа SUM50n03-13LC)

Соседние файлы в папке ДПТ. Последняя редакция(новая новая)