Tranzistorovy obmedzovac prudu - ochrana

[RETFIE]

Zdravim. Majme takuto trimrom nastavitelnu vec na obmedzenie prudu- (nie stabilizaciu) ako na obrazku. Chcem to len "pre istotu" ze mi skusobna doska nezasmzdi po prvom pripojeni na laptopovy zdroj.
Googlil som na nete rozne prudove regulatory, obmedzovace, limitery a ja neviem co este, ale nic tomuto podobne - nastavitelne a jednoduche bez kadejakych LMiek mi nenasiel, a ja sa pytam preco. Je to vazne az tak nepouzitelne ?
(len tak od brucha by pred bazou bol pevny povedzme 1k v serii s 2M trimrom). Mezdi +U a kolektorom je zataz.

[breta1]

Musíš si ujasnit, co chceš proudově omezovat.
To, co jsi namaloval, ti omezí proud do báze tranzistoru a tím ho ochrání proti zničení, když se potenciometr vytočí na nulový odpor - proud tedy omezí odpor 5k.

[RETFIE]

ten 5k je tem len prave preto, ab sa otocenim trimra na 0 neprepiekol prechod BE, popripade aj trimer.
tym trimrom chcem cez bazu ovladat kolektorovy prud, a tym nastavit maximalny prud ktory moze prechadzat zatazou.

[barokar]

namiesto R2 daj trimer, a podla neho si nastavis aky max prud potrebujes.. to znamena... ze aj pri zmene napatia budes mat stale konstanty prud na zariadeni (LED)

aj ked neviem, ci presne o toto ti ide.

aj ked pri velkych prudoch trimer tam nemozes dat.. kedze to je ubytkovy (vykonovy) odpor malej hodnoty (podla prudu)

[breta1]

RETFIE:
Ano, i tak by se dal proud regulovat, jak navrhuješ. Ale má to spoustu nevýhod.Protože proud kolektoru je B krát větší než proud báze, a protože každý tranzistor má jiné B, nebude takové zapojení reprodukovatelné a navíc bude hodně teplotně závislé.
Dělá se to např. tak jak namaloval barokar (jde to i s jedním tranzistorem).

[webkar]

to môže byť hocijaký NPN tranzistor?

[RETFIE]

moze byt hocijaky, ale musis si prisposobit hodnoty odpotu a trimra z dovodu ktory spomenul breta1.
A samozrejme musis vybrat tranzistor podla toho, aky prud ti bude pretekat zatazou - predsa nedas BC547 ktory znesie 100mA tam, kde potrebujes prud 1 amper a podobne.

[webkar]

n som chcel laserovú diódu z CD-RW

[breta1]

Tak to ti doporučuji LM317 jako zdroj proudu (jeden odpor stačí).

[webkar]

toto http://www.reuk.co.uk/OtherImages/lm317 ... ircuit.gif ?

[breta1]

Ne, toto:

[webkar]

aha to je také jednoduché díki

teda R je v ómoch a prúd mi vyjde v A ?

[breta1]

ano

[MjSy]

Vidím, že podobná otázka sa tu rozoberala pred... dvanástimi rokmi.
...Teda podľa príspevkov to fungovať v tomto zapojení môže.
No podarilo sa mi takto odpáliť už zopár tranzistorov a neviem pochopiť prečo, napriek tomu, že už som predtým tiež vskutku toto zapojenie pár krát úspešne použil. Aj keď ,pravda, nikdy nie na viac ako 1,5A a vyššie napätie ako 12V.
K veci:
Nedávno som potreboval kvôli pokusu rýchlo a jednoducho obmedziť prúd zo spínaného LED zdroja 24V 10A (jediný ktorý mám k dispozícii s prijateľnými parametrami napätia a prúdu) na nejakých asi 8A, aby sa neskratoval pri napájaní nízkozávitového primáru cez budič.

Prvé čo mi napadlo bolo použiť darlingtonov tranzistor BDX33C [Uce 100V,Ic 10A, Ib 0,25A, min hfe 750] {https://www.gme.sk/data/attachments/dsh.211-052.1.pdf} zapojený práve podľa úvodného diagramu, živený na báze cez potenciometer 1MΩ a poistný odpor 2,2kΩ.

Najskôr som chcel potenciometer nastaviť na požadovaný prúd pokusne, keďže som si nebol istý ako bude tranzistor zosilovať v tomto prípade. (GME uvádza rozsah hfe 750 - 30 000, hoc graf datasheet tomu dáva šancu (pri 4V) tak max na 8 000) Vytočil som potenciometer na maximum, pripojil k tranzistoru riadny chladič a uzavrel okruh medzi emitorom a zdrojom multimetrom prepnutým na meranie prúdu.
(náčrt)

No prúd cez emitor sa mi podarilo navýšiť maximálne na hodnotu niečo okolo asi 1- 1,3A. Tranzistor odpálilo, začal sa skratovať zdroj a musel som okruh rozpojiť.
Som z tohto zložite jednoduchého problému zmätený.
V čom je problém, ak báza unesie 0,25A a pritom pri 24 voltoch bude nanajvýš cez 2,2kΩ odpor živená len prúdom okolo 11mA?

[miso156]

Ak su v tom trande BE odpory, musis pocitat ze si cast bazoveho prudu zoberu. A teda uvazovat delic -> tvoj 2k2, Rbe1, Rbe2.


Pracovny bod mas stale v DC casti SOA co je OK, avsak len pri 25degC, ak isla teplota vyssie tak uz si mohol byt mimo.

Pozn: Este ti napisem jednu fakticku ktoru malo kto pozna. Ten trand ma priblizne od Vce>20V riziko tzv. druheho prierazu, tj. vtedy ked od neho ocakavas "velky" prud a zaroven "velke" napatie na CE. Pri takejto podmienke trand odchadza dokonca aj ked je uplne studeny.
Moze ti to ulahcit hladanie chyby.

[balki]

Takto sa to nikdy nerobí. Veď tým tranzistorom skratuješ priamo zdroj. Čiže na tranzistore musíš uvažovať o možnej strate 240W. A ešte to zhorší aj fakt, že zrejme ten tvoj zdroj dáva pri open load na výstup viac ako 24V.

Takéto zapojenie nie je dobré ani na pokus. Strmosť nárastu prúdu je veľmi veľká a stačí slabšie zarušenie riadiacej elektródy a už ti to celé horí.

[MjSy]

Pracovny bod mas stale v DC casti SOA co je OK, avsak len pri 25degC, ak isla teplota vyssie tak uz si mohol byt mimo.
Screenshot from 2022-07-10 21-53-17.png

Ďakujem srdečne, teraz si mi rozšíril vnímanie a znalosti.
Síce poukazuješ na graf druhého komplementárneho tranzistora a môj graf je napravo od neho, ale zapadá mi to ako jediné možné vysvetlenie.
Až vo svetle tejto poznámky sa mi javí, že z grafu jasne chápem, že by som to na 8 ampérov hoci aj pri izbovej teplote a 24 voltoch s jedným týmto tranzistorom dotiahnuť ani nemohol...
(Delič nech by si aj zobral čo chce, nemohol by prakticky čerpať z prúdu väčšieho ako by už prepustilo tých minimálne 2,2kΩ a tranzistor by zostal celý. Stále som mal totiž na mysli bázu, ale tejto krivke charakteristiky v liste som nerozumel, nevnímal, či ani si ju moc nevšímal.)
Paráda, ďakujem. Svet mi opäť dáva logický zmysel. (Hádam nie len zdanlivo)

[MjSy]

Takto sa to nikdy nerobí. Veď tým tranzistorom skratuješ priamo zdroj. Čiže na tranzistore musíš uvažovať o možnej strate 240W. A ešte to zhorší aj fakt, že zrejme ten tvoj zdroj dáva pri open load na výstup viac ako 24V.
Takéto zapojenie nie je dobré ani na pokus. Strmosť nárastu prúdu je veľmi veľká a stačí slabšie zarušenie riadiacej elektródy a už ti to celé horí.

Bol by som tam rád pripojil niečo, čo by odoberalo kúsok menej ako maximálny povolený prúd zdroja a zapojil merák medzi, ale nič také som práve nemal po ruke, len 21W žiarovku (A to by vydalo max. 0,8A). Je to vcelku isté, že pri vyššom prúde než je zdroj navrhnutý som ho krátkodobo skratoval, ale aj tak tranzistor odpochodoval pri "prenášanom" výkone nie viac ako 31,2W.
Nerozumiem celkom ako to myslíš s tým stratovým výkonom. Veď to, koľko energie za sekundu súčiastka vyžiari závisí nie len na tvrdosti zdroja, ale aj na vnútornom odpore tranzistora. Ak sa svojím odporom, resp. vodivosťou keď už odpochodoval, blížil tranzistor k vodivosti vedenia, potom by sme mali hádam hovoriť o stratovom výkone v celom skratujúcom vodiči. Ako môžeme teda hovoriť, že by bola tá strata "na" súčiastke? Možno nemám celkom osvojenú terminológiu.. nerozumiem celkom ako je to myslené..

Ale kým bol funkčný, jeho vodivosť bola ovplyvňovaná prúdom bázy a teplotou. A prevrátená hodnota vodivosti, (teda odpor z nedostatku nosičov náboja v polovodiči) asi vonkoncom neposkytuje rovnakú výkonovú stratu ako odpor spôsobený priamym brzdením elektrónového toku v štruktúre materiálu.

Riadiacou elektródou si zrejme myslel pripojenie bázy?
Čo si konkrétne myslel zarušením? Čo myslíš pod strmým nárastom prúdu? Úsmevne povedané - snažil som sa otáčať potenciometrom veľmi jemne.
Zdroj dáva naprázdno 23,9V... V skutočnosti mi myseľ trochu zahltením zmiatol 10A tranzistor, zdroj je stavaný dokonca až na 15A. Ale na princípe vecí to našťastie ,myslím, nič nemení, bol by si napísal 360W...

[miso156]

@MjSy

Treba mysliet na to, ze s rastucou teplotou puzdra sa rapidne zvysuje Hfe tranzistou a teda tranzistor sa sam "hecuje". V darlingtone obzvlast, Hfe-cka sa nasobia.
To znamena, ze ak sa Hfe zvysi dvojnasobne, prud trandom sa tiez zvysi dvojnasobne.
Preto je lepsie pouzit prudovy zdroj alebo inak current limiter, urcite najdes notoricky zname zapojenie s dvoma 0.7V diodami medzi BE a odporom(suntom) v emitore, ktore tento nedostatok odstranuje. A teda zmena Hfe sa prejavi minimalne.

Obcas aj ja pouzijem iba solo trand, ale iba na laborovanie alebo pri prudoch kde nehrozi ohriatie puzdra a mala zmena na prude nie je problemom.

[balki]

Nerozumiem celkom ako to myslíš s tým stratovým výkonom. Veď to, koľko energie za sekundu súčiastka vyžiari závisí nie len na tvrdosti zdroja, ale aj na vnútornom odpore tranzistora. Ak sa svojím odporom, resp. vodivosťou keď už odpochodoval, blížil tranzistor k vodivosti vedenia, potom by sme mali hádam hovoriť o stratovom výkone v celom skratujúcom vodiči. Ako môžeme teda hovoriť, že by bola tá strata "na" súčiastke? Možno nemám celkom osvojenú terminológiu.. nerozumiem celkom ako je to myslené..

Myslím tým stratový výkon na tranzistore vo W. Teda, vo všeobecnosti v odbornej komunite sa na to používa slovo "strata", nakoľko sa jedná o DC obvod. Tým sa myslí výkon vyžiarený v podobe tepla. Nepleť si to s energiou, ktorá je definovaná časom a má jednotku J. Tú nemyslím, tá nás vôbec nemusí zaujímať, nakoľko ty pracuješ čisto v lineárnom (spojitom) režime.
Nerozumiem o akom celom skratujúcom vodiči píšeš. Záťaž tvojho zdroja je predsa tranzistor, je predsa logické očakávať stratu na ňom samotnom, nie na vodičoch. Ampérmeter je nepodstatný. A teda, nie že "môžme" ale musíme "hovoriť" o strate výkonu na súčiastke ktorá je ten tvoj tranzistor. Toľko k terminológií.

Ale kým bol funkčný, jeho vodivosť bola ovplyvňovaná prúdom bázy a teplotou. A prevrátená hodnota vodivosti, (teda odpor z nedostatku nosičov náboja v polovodiči) asi vonkoncom neposkytuje rovnakú výkonovú stratu ako odpor spôsobený priamym brzdením elektrónového toku v štruktúre materiálu.

Nepleť do toho vodivosť a už vôbec nie elektrónový tok. To sú veci pre nás úplne nepodstatné. My (elektrotechnici) počítame s makroskopickými účinkami el. prúdu. Teda vôbec nás nezaujíma štruktúra materiálu. Teda pokiaľ si nechceš zopakovať diferenciálne Maxwellove rovnice. Takéto primitívne zapojenie nám stačí poznať Ohmov zákon.

Riadiacou elektródou si zrejme myslel pripojenie bázy?
Čo si konkrétne myslel zarušením? Čo myslíš pod strmým nárastom prúdu? Úsmevne povedané - snažil som sa otáčať potenciometrom veľmi jemne.
Zdroj dáva naprázdno 23,9V... V skutočnosti mi myseľ trochu zahltením zmiatol 10A tranzistor, zdroj je stavaný dokonca až na 15A. Ale na princípe vecí to našťastie ,myslím, nič nemení, bol by si napísal 360W...

Áno myslel som tým bázu. Zarušením sa myslí vnesenie cudzieho (neužitočného) signálu do el. obvodu kde by mohol spôsobiť nechcené zmeny. U nás sú tie zmeny, že sa bude tranzistor otvárať/zatvárať samovoľne mimo našej kontroly. To nik nechce a zrovna nie ty, nakoľko by si okamžite skratol celý napájací zdroj. A teda strata ktorá by na tranzistore vznikla by bola daná súčinom U a I ničím iným. Ako som už písal bolo by to stovky W. A to v čase kedy bude prechádzať tvoj prúdový zdroj do režimu prúdu.
Zarušenie môže prísť z každej strany. Rušenie je totižto všade. Stačí ak sa len priblížiť sktutkovačom k tomu trimru a už vnášaš do citlivej bázy rušivý prúd. Pretože ty tam máš obvod s vysokou impedanciou a tie sú mimoriadne citlivé na rušenie. Je to úplne normálny jav, opísaný v teórií merania.
Nárast prúdu je závislosť kolektorového prúdu od bázového prúdu. Je to krivka, a v tvojom prípade strmá, nakoľko máš darlington.
Tak si už vyber či ten zdroj je 10A alebo 15A. Ak je prúdový zdroj 15A tak by som napísal samozrejme 360W
pretože takýto výkon vie dodať do záťaže.