Защита от токов короткого замыкания

 

Схема подключения резистора R_ш, 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 потери мощности минимальные. На дополнительном выводе (SENSE) протекает ток, пропорциональный основному (коэффициент понижения K_п –справочный параметр).

 

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 (I_кз). Уменьшенный в K_п ток транзистора измеряется шунтом R_ш и через делитель напряжения (резисторы R_2,R₃ ) (R_ш, R_2,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 I_зар = 0.1 мА.

Время задержки рассчитывается по формуле:

^. (8.1)

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).

Для упрощения расчётов желательно выбирают SENSE МДП транзисторы, в которых коэффициент K_п не зависящий от величины резистора подключаемого к его дополнительным электродам, это лучший вариант. С этой же целью выбирают такую величину R_ш , чтобы выполнялось соотношение для тока короткого замыкания (I_к.з.):

_.

где I_кз = I_пус∙∙К_кз (К_кз – см.техническое задание).

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

U_ш = < 0.23.

Если K_п не зависит от величины R_ш, то просто решается уравнение:

_. (8.2)

Величину R₃ и С₃ выбирают исходя из требований к фильтрации высокочастотных помех.

Номинал ёмкости C₁ рассчитывают по равенству (8.1), а t_зад задают в диапазоне, чтобы минимизировать величину мощности рассеивания VT5 и не увеличивать площадь радиатора: 0≤ t_зад ≤0.1 t_{и max}.
Емкость С₂ - фильтрующая ёмкость источника питания драйверов, может отсутствовать. В общем случае желательна для фильтрации высокочастотных помех по источнику питания. Размер R_G выбирают по справочным данным VT.