Самодельная макровспышка на ATmega8

[vvsector85]

Сделал некоторое подобие граничного режима на МК, работает так:
1 - генератор дает единичный прямоугольный импульс заданной длины на ключ - начинается прямой ход.
2 - ключ закрывается, начинается обратный ход
3 - на шунте вторичной обмотки появляется отрицательное напряжение (т. е. течет ток при обратном ходе), им открывается транзистор, включенный как Q2 в схеме Васильева, через который заземляется ножка МК.
4 - ток во вторичной обмотке прекращается, транзистор Q2 закрывается - нога МК больше не заземлена - генерируется следующий импульс. (Прерывание настроено по растущему фронту)

На осциллограмме это выглядит как меняющаяся скважность и частота при постоянной длительности прямоугольного импульса, как и описано Васильевым.

Пока что, я получил все те же 1,5с при заряде 480мкФ от 70 до 310В (длительность прямого хода - 36мкс) (трансформатор RM8), НО! пиковый потребляемый ток снизился с 15А до 8А.

Так что, уже есть положительные результаты. Теперь надо поэкспериментировать с трансформатором в новом режиме.

[A-Gugu]

Много готовых ШИМ контроллеров с граничным режимом, но исходя из упрямства по трансформатору, я таки вижу желание изобрести лисапед заново

[Impulsite]

К оценке КПД и расчету трансформатора обратноходового преобразователя: страница 12 журнала Электронные компоненты №05 2009.pdf.
И html-вариант.

[vvsector85]

Спасибо, буду изучать

[vvsector85]

Провел первый опыт с IGBT. Его хватило на один пых, после чего пробило затвор, все ножки теперь звонятся между собой.
Диод SM5408 тоже пробило (странно, что в ДШ на смдшный SM5408 пиковый ток указан 100А, а у выводного варианта 1N5408 - 200А)
Накопительная ёмкость была всего 270мкФ
Вот печатка макета. Лампы подключал по схеме Шиманского.
В чем же беда?
Могло ли быть такое, что IGBT вышел из строя из-за пробитого диода? (по характеристикам, он - слабое звено)
Еще, причиной может быть дребезг кнопки (я не рискнул сразу подключать МК, хотя, напрасно, и оптопара и полевик 2N7002 за ней - все целое)

[Impulsite]

Беда в прокладке. (это шутка)

Диод SM5408 тоже пробило

Который из двух?
И, судя по печатке, у вас далеко не схема Шиманского. Оптрон в цепи затвора, медленные диоды в обвязке лампы у вас для чего? Дроссель L1 как намотан, какие у него размеры, индуктивность?
Нарисуйте схему подключения и управления IGBT полностью как она есть в железе, чтобы не гадать в поисках причин.

[vvsector85]

Вот, набросал схему. Дроссель намотал, как и рекомендовал Шиманский - D=30мм, L=15мм проволокой 0,8мм, воздушный - без сердечника, правда, индуктивность получилась почему-то всего 5мкГ (позже прочитал, что у Шиманского в два слоя намотано).
Пробитый диод - VD1
Неизвестно сопротивление моих ламп от мыльниц, скорее всего, оно невелико, а при параллельном соединении трех ламп - соответственно, еще в три раза ниже.
Оптрон, по идее, должен защищать МК.

[Impulsite]

В управлении IGBT тоже будете игнорировать прежний опыт? Почему не применяете IGBT-драйвер в традиционной форме (было уже)? Вот даже в схеме Шиманского с микросхемой UC3843 выход 6 - это специлизированный узел, обеспечивающий требуемую для MOSFET и IGBT скорость заряда/разряда затвора и скорость переключения транзистора.
Про индуктивность дросселя, вы уже поняли. Посмотрите какие они обычно во вспышках: Индуктивности, катушки, дроссели... и, конечно, во многих других темах с накамерными вспышками...
Относительно VD1 - рекомендую пролистать схемы вспышек с IGBT-управлением и посмотреть, какого типа диоды там используются. Выпрямительный SM5408 там явно не на месте. Здесь нужен диод с большим быстродействием и с большим импульсным током.

[vvsector85]

Спасибо, посмотрел на индуктивности. Места, конечно, много такая катушка занимает. Хотя, в теме Шиманского, помню, кто-то доказывал, что от индуктивности там толку нет, а импульсный ток снижается лишь за счет сопротивления катушки.
Драйверы - это хорошо, но они недешевые, а хотелось разработать схему на доступных комплектующих. Если посмотреть на эквивалентную схему UC3843, то на 6-й ноге там стоит эмиттерный повторитель на паре биполярных транзисторов п-н-п - н-п-н.

[Impulsite]

от индуктивности там толку нет, а импульсный ток снижается лишь за счет сопротивления катушки.

Погуглите основы по словам "электрический импеданс", "Катушка индуктивности", "реактивное сопротивление катушки", "индуктивное реактивное сопротивление".

на 6-й ноге там стоит эмиттерный повторитель на паре биполярных транзисторов п-н-п - н-п-н.

А перед ним ещё масса всего, что учитывает физику работы полевого затвора и обеспечивает необходимую крутизну фронтов. От скорости переключения IGBT/MOSFET зависит, успеет ли канал открыться полностью, чтобы при большом токе не возникло местного фатального перегрева.

а при параллельном соединении трех ламп - соответственно, еще в три раза ниже.

Ещё одни грабли, которые вы себе заблаговременно приготовили. Очень хорошо! Без попкорна, пожалуй, не выдержу, пойду закуплюсь.

Драйверы - это хорошо, но они недешевые

Есть вещи, на которых экономить нельзя. После боком выходит. Ну, как в сказке о попе и его работнике Балде.

[vvsector85]

а при параллельном соединении трех ламп - соответственно, еще в три раза ниже.

Ещё одни грабли, которые вы себе заблаговременно приготовили. Очень хорошо! Без попкорна, пожалуй, не выдержу, пойду закуплюсь.

А какая альтернатива? Соединить лампы последовательно и повысить напряжение? Или, как Вы говорили, по одному БТИЗ и по одному конденсатору на каждую лампу и 6 индуктивностей? Но, в этом случае, не получится перекинуть всю мощность (или большую ее часть на одну сторону вспышки). А для logic-level IGBT драйверы не нужны?

Что-то перелопатил я кучу ДШ, и не могу найти быстрых диодов с Ipk>200A. UF600M, тот что в схеме Шиманского - нигде нет в наличии. Самый большой ток, что нашел - BY500-100 (200А, 200нс).

[vvsector85]

Еще есть вариант -FR605 (300A, 600V, 250ns) или FR607 (300A, 1000V, но 500ns)
Поискал - в наличии только FR607. На сколько критично 500нс? У UF600M - 100нс.

Завтра куплю IR4427, попробую с ним. У него два канала.
Правда, не пойму, почему он low-voltage? Какая ему разница, какое напряжение на IGBT?

[vvsector85]

Выковырял из Nikon coolpix 885 IGBT 25AAJ-8. По крайней мере, для экспериментов пригодится.

[Impulsite]

Завтра куплю IR4427

Поскольку вы ориентируетесь на IRG4BC40W, то надо будет обеспечить питание драйвера на уровне 17-20 В отдельным DC-DC по этой схеме https://impulsite.ru/ctlg/yongnuo/yn560 ... 7a715e.png или стабилизатором напряжения по этой https://impulsite.ru/ctlg/flash/commuta ... ower01.png - с питанием от основного конденсатора. Величина буферной ёмкости C39 для IR4427, полагаю, должна быть 4,7...10 мкФ 50 В. И здесь компромисс между скоростью накачки буферной ёмкости, которую может обеспечивать DC-DC и расходом энергии на управление затвором IGBT.

В схеме https://impulsite.ru/ctlg/yongnuo/yn560 ... 7a715e.png не хватает резистора примерно на 100 кОм - 1 М, между G и E, подтягивающего затвор к земле. И желательно параллельно резистору R106 поставить диод 1N4148, катодом в сторону драйвера. Так, как показаны R214 и D206 на схеме Nikon SB-300, (рис.). Этот диод ускоряет разряд ёмкости затвора при выключении IGBT.

Почему я считаю напряжение 15 В для питания IGBT-драйвера считаю недостаточным? При разряде батарей и в таком тяжелом режиме съёмки, как HSS FP, напряжение на затворе IGBT может понизиться до опасного уровня и транзистор сгорит из-за неполного открытия канала "коллектор-эмиттер". Поэтому нужен запас. Нормально будет 17-20 В. Точно также для транзисторов с высоким напряжением на затворе (CT40KM, RJP4301 и т.п.) поддерживается питание IGBT-драйвера на уровне 33 Вольта, хотя по спецификации достаточно и 28 В.

[vvsector85]

А почему преобразователь должен быть понижающим, от напряжения на основной ёмкости? Чем плох мой преобразователь на МС34063? Я понимаю, его тока 100мА может быть недостаточно для быстрой зарядки затвора БТИЗ, но ведь на выходе Step-up DC-DC у меня стоит ёмкость 1000мкФ. Для однократного открытия БТИЗ этого более чем достаточно. А напряжение на накопительном конденсаторе может варьироваться в довольно широких пределах (конечно, этого можно избежать, разрешив "пых" только при полном заряде ёмкости, но нужно ли это?).

Спасибо, изучу схемы.

Как же все таки быть с лампами? Каким образом их соединить? Думаю, нужно измерить ток, проходящий в цепи лампы при вспышке (на классической схеме, без БТИЗ), и на основании полученных результатов, решить, можно ли их соединить параллельно.

[Impulsite]

На сколько критично 500нс? У UF600M - 100нс.

На месте VD1 достаточно и "медленного", но с большим импульсным током, а вот на месте VD2 должен быть "быстрый" диод, чтобы защитить IGBT от противо-ЭДС, возникающей в катушке L1 сразу закрывания транзистора и прекращения прямого тока лампы. Если диод не успевает шунтировать индуктивность, напряжение противо-ЭДС складывается с напряжением на основном конденсаторе и пробивает IGBT, у которого V_CES<400 В.

[vvsector85]

А пиковый ток VD2 можно поменьше взять? Например HER508 (150А, 75нс)?

[Impulsite]

Попробуйте. Но прежде оцените, какая энергия в катушке образуется при прерывании тока. У вас для этого уже достаточно опыта. Диод эту энергию должен погасить в себе.

Как же все таки быть с лампами? Каким образом их соединить?

http://impulsite.ru/viewtopic.php?p=19796#p19796

При параллельном соединении импульсных ламп требуется выравнивать их токи, так же, как это делается при параллельном включении IGBT-транзисторов. Иначе какая-то будет перегружена и быстрее сгорит, а потом процесс пойдет лавинообразно.
Дополнительно: https://impulsite.ru/ctlg/bibl/radio1960-5-p47.png

[vvsector85]

э-эх, выравнивать ток на лампах трансформатором на феррите 40-50мм... куда ж его впихнуть? И не совсем понятно, как таким образом можно соединить более двух ламп?
А если по такому же принципу, как выравнивается ток на IGBT в Einstein 640, то какой мощности должны быть низкоомные резисторы? В Einstein стоят какие-то невиданные смд-перемычки.

Выковырял еще один 25AAJ-8. По ДШ у него импульсный ток 150А, чего должно хватать для 400мкФ. Кстати, для logic-level IGBT, все-таки, драйвер необязателен, или тоже нужен?

В принципе, можно использовать эти БТИЗ, но это не укладывается в концепцию "народная макровспышка из доступных компонентов".

[Impulsite]

для logic-level IGBT, все-таки, драйвер необязателен, или тоже нужен?

В управлении IGBT и MOSFET в ключевом режиме - главное - это обеспечить быстрое переключение. В сети пишут, что у современных IGBT не наблюдается "защелкивание Миллера". Но IRG4BC40W не относится к современным разработкам и не значит, что такое явление не следует учитывать. Специализированные драйверы это и делают, устраняя всевозможные проблемы со стороны схемы управления. Но, вот в схеме Nikon SB-300, если я правильно понял, низковольтные (по затвору) IGBT RJP4009 управляются непосредственно от логики https://impulsite.ru/ctlg/nikon/sb300/d ... 944a79.jpg - вероятно выходные токи и скорость переключения достаточны для прямого управления IGBT.

драйвер MOSFET на дискретных элементах,
http://www.bludger.narod.ru/smps/FETsCntr.pdf

[vvsector85]

Не могу измерить индуктивность на воздушной катушке. Огромный разбег в показаниях на разных частотах:
100Гц - 90мкГ
1кГц - 10мкГ
10кГц - 5мкГ
Если ориентироваться на расчеты, то должно быть так как на приложенной картинке.
Смущает еще, что на индуктивности будет падение напряжения 15-20В, и на выравнивающих резисторах тоже около того.

Катушку можно применять исключительно воздушную? Очень напрягают ее габариты.
Что если намотать ее на накопительном конденсаторе?

[Impulsite]

1кГц - 10мкГ
10кГц - 5мкГ

Значит, на рабочих частотах около 100 кГц и выше индуктивность будет ещё меньше.

У вас IGBT сгорел из-за непонимания принципа управления транзистором и применением "как_бы_драйвера" совсем непригодного для IRG4BC40W. Кстати, во вспышках Metz 58AF-1 для управления таким транзистором применяется MIC4420 или "рассыпуха" с применением инвертора TC7SU04F, фрагмент схемы в Metz 48AF-1, Metz 50AF-1.
При наличии осциллографа, соблюдая меры безопасности, попробуйте измерить падение напряжения на лампе и ток через неё во время импульса. Это позволит оценить динамическое сопротивление импульсной лампы и, исходя из этого решать, добавлять индуктивное сопротивление или можно и без него. Ведь в большинстве встроенных вспышек цифрокамер не применяется дроссель. Ток IGBT-транзистора ограничивается сопротивлением лампы, ёмкостей.

http://impulsite.ru/viewtopic.php?p=2577#p2577

это шунт, можно будет измерять ток лампы 100а-75мВ

[vvsector85]

Спасибо за схему драйвера. Я уже купил IR4427 - попробую с ним, для начала.
На счет измерения импульсного тока, на какую мощность должен быть рассчитан шунт? Такой железяки у меня нет, и, думаю, для импульсного тока можно использовать что-то существенно слабее.
Из низкоомных резисторов, самое подходящее, что есть - 0,05 Ом, но он всего на 0,5Вт. Если я правильно понимаю, при токе, скажем, 200А, падение на нем составит U=IR=0,05Ом*200А=10В. P=UI=10x200=2кВт. Понятно, что это импульсный ток, не более 3-4мс, но 2 киловатта как-то устрашает.
Есть еще 5-ваттные 0,22 Ом, можно взять пару штук параллельно - будет 0,11 Ом 10Вт.
Какой вариант предпочтительнее?
И как быть с резисторами, выравнивающими ток ламп? Не ставить же такие медные болванки?

[Impulsite]

vvsector85, расскажите, как Вы измеряете индуктивность катушек?

[Impulsite]

Интересно, а те шунты, что есть в мультиметрах с измерением больших токов, какое сопротивление постоянному току имеют? Ваши расчёты мощности шунта верны при нагрузке постоянным током. Шунт, который на фото, номинально создаёт падение напряжения 0,075 В при токе 100 А. Если нет подобного шунта, то можно взять отрезок толстого медного провода и откалибровать его - измерить падение напряжения при заданных значениях тока, протекающего по шунту.
Или попытаться найти способ иначе измерить динамическое сопротивление лампы. Поскольку полный разряд конденсатора на импульсную лампу происходит практически по экспоненциальному закону (#p287), то сопротивление разрядной цепи, куда входит сопротивление лампы, проводов и активное сопротивление конденсатора, можно найти из формулы постоянной времени цепи "t = RC", где C- ёмкость конденсатора, Ф; R - суммарное сопротивление разрядной цепи, Ом; t - время, с, за которое конденсатор успевает разрядиться до напряжения, которое составляет 36% от начального напряжения. За время t = 3RC – конденсатор разрядится до 5 % и при t = 5RC – до 1%. Надо только учитывать, что при напряжении около 40-70 Вольт импульсная лампа погасает самостоятельно, поскольку такое напряжение не достаточно для поддержания разряда в лампе.