Bezpieczne załączanie/wyłączanie zasilania TB6560AHQ itp.

[mkot123]

Witam,

Od jakiegoś czasu zgłębiam temat sterowania silników krokowych i wszelkich niezbędnych do tego celu układów/elementów. Jak zapewne większość z Was wie, prędzej czy później musiałem trafić na kostkę TB6560AHQ. Układ wydaje się bardzo ciekawy dla elektronika amatora, ale można też z jego pomocą zarobić kilka siwych włosów

Tematy palących się TB... przeczytałem od deski do deski i tej kwestii chwilowo nie chciałbym poruszać. Bardziej martwi mnie sprawa bezpiecznej sekwencji załączania i wyłączania zasilania tego scalaka. Wymyśliłem (i przeczytałem) sobie, że niezłym rozwiązaniem może być kontrola linii zasilającej za pomocą tranzystora P-MOS. Pozostaje tylko, albo aż kwestia prawidłowego sterowania takiego tranzystora. Nie chodzi mi o sterowanie bramki, a raczej o rozwiązanie problemu "logiki" sterowania takim MOSFET'em.

Wpadłem na pomysł, że można by do tego celu użyć procesora, który kontrolowałby stan linii zasilającej Vma, Vmb. Teoretycznie nie byłby to zły pomysł. Procek uzbrojony w komparator analogowy oraz potrafiący bardzo szybko zareagować (przerwania) mógłby skutecznie zabezpieczyć układ TB6560 przed rychłym końcem. Wolałbym jednak dmuchać na zimne i do tego celu użyć DODATKOWO jakiegoś "głupszego" układu w postaci kilku elementów dyskretnych, ewentualnie wzmacniacza operacyjnego.

Zasada działania byłaby następująca:
1. Włączanie zasilania
- Procek sprawdza stan linii zasilającej, jeśli przez ustalony okres czasu mamy napięcie wyższe niż zadane - wystaw stan wysoki na jednym z wyjść
- układ elektroniczny (wzm. op. lub elementy dyskretne) również sprawdzają napięcie na linii zasilającej, jeśli jest OK to na wyjściu mamy stan wysoki
- oba te sygnały poddawane są iloczynowi logicznemu (niekoniecznie na bramkach) i dopiero tam wypracowany sygnał uruchamia zasilanie za pomocą P-MOS'a

2. Wyłączenie zasilania
- Jeżeli napięcie spadnie poniżej ustalonego progu, wtedy procek I/LUB ukł. elektroniczny to wykrywa, jedno lub oba wejścia iloczynu logicznego staje się zerem i P-MOS zostaje zatkany

Na koniec chciałbym wspomnieć o samym układnie zasilania. Będzie to transformator z mostkiem i kondensatorami, z którego dostaję 26 VDC. Stąd zasilać będę stopień mocy TB6560 oraz stabilizator +5V. Siłą rzeczy najpierw wykryję spadek napięcia zasilania, a potem stracę 5V, a więc i procesor i ukł. elektroniczny będą mogły na czas zamknąć P-MOS'a.

Bardzo proszę kolegów o wszelkie sugestie i pomysły jak taki układ zrealizować oraz proszę o wskazanie błędów w moim rozumowaniu. Chętnie poznam Wasze propozycje jak rozwiązać ten problem. Poniżej załączam wstępną wersję wyżej opisanego układu - nie sugerujcie się napięciem 12V, będzie 26 VDC tak jak pisałem.

P.S. Zastanawia mnie jak w takim układzie zachowałby się P-MOS podczas załączania zasilania. Czy ewentualne stany nieustalone bądź inne zjawiska nie spowodowałyby chwilowego otwarcia tranzystora?

[piotr_olbrysz]

Bardzo proszę kolegów o wszelkie sugestie i pomysły jak taki układ zrealizować

moze warto użyć układ typu MCP809 lub MCP100 z numerem 485 podłaczony do bazy tranzystora NPN i zasilania 5v

[poorchava]

To jest sprawdzone i działa. Nawet gdzieś mam dowód w formie video

[mkot123]

Dzięki za podpowiedzi.
poorchava - widzę, że Twój schemat jest bardzo podobny do mojej propozycji, z tym, że zamiast komparatora jest dioda Zenera na bazie tranzystora (z tego co widzę, 4,3V).
Czy zamiast LM317 można po prostu zastosować LM7805?
Czy R9 i C4 tworzą układ opóźniający załączenie tranzystora Q2? Jeśli tak to jaką wartość powinien mieć rezystor R9? Zakładając stałą czasową 0,1s, R9 musiałby mieć 100kΩ.

Czyli ta droga jest właściwa A jak by w to wplątać jeszcze dodatkowo µC? Tak, żeby musiały być spełnione 2 warunki do załączenia MOS'a? Czy może już przesadzam?

A teraz troszkę z innej strony. Jako MOS'a chciałbym zastosować IRF4905. Przy maksymalnym otwarciu ma Rds(on) = 20 mΩ. Chciałbym wyciągnąć z niego w porywach 10-12A, co dałoby w najgorszym wypadku 2,88W strat. To raczej niewiele, ale czy na pewno ten tranzystorek sobie poradzi z takim prądem ciągłym. Czy może dać drugiego równolegle?

Aktualizacja:
Twój schemat poorchava całkiem przypadł mi do gustu i postanowiłem trochę z nim pokombinować. Dodałem jeszcze dodatkową możliwość kontroli z poziomu µC. Jak myślisz, sprawdzi się takie rozwiązanie?

[poorchava]

To powinno działać. Ja bym dodał diodę zenera bramka-źrodło na tranzystorze załączającym główne zasilanie + rezystor szeregowo do tranzystora. Jak źródło jest na potencjale 30-50V względem masy. To oznacza, że przy załączeniu między źródłem a bramka będziesz miał dokładnie takie napięcie (-Vcesat tranzystora sterującego ~0.6-0.7V). To definitywnie przebije bramke tranzystora. Typowo napięcie graniczne miedzy źródłem a bramką to +/- 20V, steruje się najcześciej 10 lub 15V. Oczywiście w rzeczywistości wytrzymują więcej niż te 20V, ale przy 30V to masz pewne przebicie tlenku pod bramką i rozwalony tranzystor.

Jeżeli chodzi o LM317 to wykorzystałem go z 2 powodów:
-miałem sztangę 100szt LM317LD w domu
-ma wyzszą dopuszczalną róznicę napięcia miedzy wejściem a wyjściem niż te z serii 78xx

ale w zasadzie nie ma problemu zeby uzyć 7805

Jeżeli chodzi o układ R9, C4 to u mnie R9 jest albo 10k albo 22k. Przy 22k wychodzi około 15-20ms opóźnienia, przy 10k wychodzi około 8-10ms.

[mkot123]

[...] Ja bym dodał diodę zenera bramka-źrodło na tranzystorze załączającym główne zasilanie + rezystor szeregowo do tranzystora. Jak źródło jest na potencjale 30-50V względem masy. To oznacza, że przy załączeniu między źródłem a bramka będziesz miał dokładnie takie napięcie (-Vcesat tranzystora sterującego ~0.6-0.7V). To definitywnie przebije bramke tranzystora. [...]

Hmm, a czy dioda Zenera znajdująca się na bramce tego tranzystora nie spowoduje, że max napięcie Ugs będzie wynosiło Uzas-Uzenera-UCsat? Czy w takim razie dioda Zenera na moim i Twoim schemacie nie pełni takiej samej roli, jest tylko inaczej podłączona? Tak, czy owak zastosuję się do rady, bo wolę dmuchać na zimne - jak już wcześniej wspomniałem.
Swoją drogą układ będę zasilał z 26VDC, dodatkowo zabezpieczone transilem P6KE27A (max clamping voltage 37,5V, a więc TB powinien przeżyć).

[poorchava]

przy 12V tak jak ty zrobiłeś też jest dobrze, jak podłaczysz wyzsze napięcie to musisz zmienic diodę zenera na inne napięcie. Dioda zenera miedzy bramką a źródłem działa w całym zakresie zasilania

[mkot123]

Aaa czyli masz na myśli, że trzeba dopasować napięcie Zenera do napięcia zasilania. Jasna sprawa, o tym pamiętam. Skupiłem się raczej na samym schemacie, a nie na wartościach elementów.

Swoją drogą jakie stosujesz wartości rezystorów R7 i R8 na Twoim schemacie?

[piotr_olbrysz]

Swoją drogą układ będę zasilał z 26VDC, dodatkowo zabezpieczone transilem P6KE27A (max clamping voltage 37,5V, a więc TB powinien przeżyć).

zasilanie 26VDC z transformatora nadąża za zmianami zasilania w sieci 230V. Czyli trzeba liczyć ze czasami będzie +10% więcej. P6KE27A napięcie nominale 27V/1ma ale może już przewodzić przy niższym (25.7V) .
Dioda zenara 4.7V + 0.7V Vbe = 5V , nie ma gwarancji że zadziała ten tranzystor.
Gdyby dać w emiterze Q2 opornik, to można prosto ustalić napięcie UGS niezależnie od napięcia zasilania, pod warunkiem że z bazy Q2 wyleci zener 4.7V

[mkot123]

zasilanie 26VDC z transformatora nadąża za zmianami zasilania w sieci 230V. Czyli trzeba liczyć ze czasami będzie +10% więcej. P6KE27A napięcie nominale 27V/1ma ale może już przewodzić przy niższym (25.7V).

Masz rację, ale liczyłem na to, że uda się dopasować takiego transila, którego "max clamping voltage" będzie mniejsze od "Max absolute ratings" TB6560AHQ. Z resztą najlepiej byłoby w ogóle nie przekraczać 34V, ale takiego transila po prostu nie ma - wynika to z ich charakterystyk. Poszedłem więc na kompromis wybierając P6KE27A, godząc się tym samym na niewielki prąd, który będzie przez taką diodę płynął.

Dioda zenara 4.7V + 0.7V Vbe = 5V , nie ma gwarancji że zadziała ten tranzystor.
Gdyby dać w emiterze Q2 opornik, to można prosto ustalić napięcie UGS niezależnie od napięcia zasilania, pod warunkiem że z bazy Q2 wyleci zener 4.7V

Też przeszło mi to przez myśl. Na jakie napięcie więc proponujesz diodę Zenera w bazie Q2?
Z tego co rozumiem ten Zener ma przewodzić dopiero wtedy, gdy zasilanie logiki osiągnie pewien minimalny poziom. Zatem zbyt niskiego napięcia Zenera też nie powinno się dobierać, tak?


Zgodnie z Waszymi sugestiami zmodyfikowałem schemat, tym razem już z (tak myślę) właściwymi wartościami elementów. Rzućcie okiem proszę i napiszcie co jeszcze można by w nim dopieścić.