Хочу внести свой скромный вклад.

[Noob]

Для своего станка я применил шпиндель постоянного тока, сделал к нему ШИМ регулятор мощности, который может переваривать токи до 100 Ампер и напряжение до 40 вольт. При желании планку напряжения и тока можно поднять до гораздо более высоких величин.
Сейчас шпиндель включается/отключается программно, так же регулируется его мощность.
Если кому нужно - выложу схему, фотографии.

[selenur]

Если не жалко, конечно выкладывай

[solanto]

Выкладывай. Я как раз затеял собрать такой себе. Ищу схемки.

[megagad]

Анекдот из серии "как заинтересовать "глупых людишек""

[solanto]

Я понял что это спам. Сам могу вкинуть схемку рабочую, которую сейчас на макетке ганяю, с защитой по току.

[Noob]

Раз нужно, выкладываю. Схема не лишена некоторых недостатков, которые будут исправлены во второй версии, но они некритичны, работает надежно, ничего не греется, все осцилограммы близки к идеальным.

Начнем со схемы. Схема нарисована в DipTrace 2.3
Она условно разбита на 5 блоков

Блок 1- импульсный преобразователь напряжения с 12-40 вольт до 9. Линейный здесь будет сильно греться. Применена дешевая и доступная микросхема MC34063, расчет обвязки производится по апноуту производителя AN920
Максимальный ток, который выдает этот блок - 250 мА, что достаточно для обеспечения второго преобразователя, дающего необходимое гальванически развязанное питание для схемы управления затвором силовых транзисторов.

Блок 2 - классический PUSH-PULL преобразователь, работающий на частоте 90 кГц, построенный на ШИМ контроллере TL594, она отличается от TL494 более точными усилителями ошибки, поэтому предпочтительнее. Для упрощения узла я не стал здесь применять обратную связь для стабилизации. Ток маленький, до 80 мА, можно применить линейный, ничего греться не будет. Просто выставил значение ШИМ, которое при максимальной нагрузке этого узла не позволяет падать напряжению перед линейным стабилизатором ниже минимально допустимого. В результате на максимальной нагрузке перед линейным стабилизатором D8 напряжение держится порядка 11,5 В, при минимальной - возрастает до 15 с копейками.

Линейный стабилизатор на 5 Вольт D4 обеспечивает питание схемы формирования управляющих импульсов для затворов силовых транзисторов VT1 и VT2 (IRLML0030). Поскольку специализированный драйвер затворов D5 (MC33152D) имеет TTL входы (логические уровни), то незачем ему бить по ним полным напряжением питания. Кто-то возразит, что в даташите на драйвер написано что входы могут переваривать управляющие импульсы почти до напряжения питания, но оговорюсь, что это ПРЕДЕЛЬНЫЕ режимы. Не надо никогда загонять что-то в предел, чтобы потом не удивляться внезапным выходам из строя и плаванию характеристик.

Зачем применен специализированный драйвер?

Да, знаю, очень и очень многие в сети в КРИВЫХ до безобразия схемах, затем копируемых у друг-друга, напрямую пытаются таскать затворы полевых транзисторов ключами шим контроллера , чего делать совсем не стоит. Почему? Во-первых у этих ключей максимальный ток всего 50 мА, а разряженный затвор, он же конденсатор, представляет собой КЗ, транзисторы будут работать в режиме пиковых перегрузок, что негативно сказывается на надежности работы, на форме фронтов импульсов. Во-вторых спад обеспечивается лишь постоянной RC затворов через pull-down резисторы R5 R6, а емкость затворов полевых транзисторов приличная- от сотен пФ до десятков нФ, в итоге на более-менее приличных частотах на затворах черти что, что влечет насыщение сердечника, пропадание реактивного сопротивления первички, отсюда бумсы, фейерверки, дым. что-то я увлекся.

Емкость же входов драйвера на порядки ниже, что в совокупности без перегрузок ключей шим контроллера дает четкие, с предсказуемыми характеристиками, управляющие импульсы затворов силовых ключей.
Схема мной отработана в других импульсных устройствах, и внесение в нее авторских правок и выбрасывание ненужных деталей (у других же в подобном вроде работает) может привести к малопредсказуемым последствиям.

Трансформатор TR1 намотан на кольце размера 16/10/6 от Epcos, из материала N87. Первичная обмотка содержит 16+16 витков провода ПЭТВ-2 0,2мм, вторичная обмотка - 29 витков такого же провода.

Блок 3 - импульсный выпрямитель - стабилизатор с выходным напряжением 9В для питания схемы смещения затворов силовых ключей VT3 VT4. Диоды выпрямителя - шоттки SS110 Конденсаторы - керамика и танталовые, либо low ESR электролиты, например ELZET.

Блок 4 - схема управления затворами силовых ключей VT3 VT4 через опторазвязку. Рабочая частота 45 кГц.

Для чего эти сложности - преобразователь (Блок 2), опторазвязки? Дело в том, что питание схемы до 40 вольт, а для полноценной работы полевых транзисторов более чем достаточно смещения затвора (Gate) относительно истока (Source) до 10 вольт. В сети полно всяких интересных и не очень схем с различными драйверами IRххх, разные другие ухищрения, но у них всех огромный недостаток - суженный диапазон шим. То есть полноценно управлять силовыми ключами без ограничений на заполнение ШИМ ими невозможно, а здесь как раз требуется полный диапазон от 0 до 100%

Теперь о работе блока подробнее. Разъем X4 подключается к контактной группе реле включения шпинделя на плате управления. Когда контакты замкнуты - вывод DTC подтягивается к 5 вольтам и шим полностью отключается. На разъем X2 подается шим сигнал с платы управления, отвечающий за регулировку оборотов шпинделя. Если кто-то не поймет что к чему - отпишитесь - расскажу подробнее

Оптопара обязательно должна быть с высоким быстродействием, как примененная 6N137 - до 10 мегабит в секунду, или аналог HCPL2611 и подобные. Простые оптопары наподобие PC817 4N33 4N35, и так далее - не подходят, их рабочие частоты заканчиваются на 5-7 кГц, выше - на выходах полный мусор.
Микросхема D7 обеспечивает требуемое питание выходных каскадов оптопары - 5 вольт, эти оптопары очень требовательны к питанию
Драйвер затворов силовых ключей VT3 VT4 применен мощный, с пиковым током 6 ампер - TC4420, так как у этих ключей (IRF4905) значительная емкость затвора. Несмотря на то, что пиковые токи этих транзисторов доходят до 100 Ампер, я применил параллельное включение для уменьшения проходного сопротивления и соответственно резкого снижения тепловыделения. В результате на полной нагрузке 400 ваттного шпинделя теплоотводы транзисторов при комнатной температуре и без радиаторов - чуть теплые.

Блок 5 - классический Step_down преобразователь. Почему не пошел тропой китайских регуляторов - прямой подаче шим на двигатель? Главный аргумент - электромагнитные помехи, так как токи и частоты довольно высоки, то помехи обещают быть жуткими, чего я избежал, применив такой более сложный и дорогой подход. К тому же это дает дополнительную защиту от перегрузки в случае вхождения в насыщение подключаемой индуктивно - активной нагрузки.
Диод шоттки VD6 - MBR20200

С выходным дросселем L6 у меня не все гладко. Для идеального случая там должно быть кольцо из распыленного металла больше, с известным распределенным немагнитным зазором. Но такое ждать долго, до сих пор еще не приехал, поэтому взял самое большое желтое кольцо от выходного фильтра компьютерного БП, и намотал проводом, способным переварить требуемые токи до завязки. Получилось 120 мкГн. Да, маловато, да и энергоемкость сердечника недостаточна, но это отчасти сглаживается индуктивностью мотора, зато нет помех. Так же перед выходом поставил варистор VS1 - защиту от коротких импульсов, возникающих в щеточных узлах при коммутации.

О недостатках- в схеме подтяжки DTC контроллера D3 к питанию, не удалось добиться достаточно быстрого времени срабатывания. На то много причин- постоянная времени RC, нарастание напряжения в линии 5В, которое заведомо отстает от нарастания общего напряжения питания. В итоге при подаче питания шпиндель успевает дернуться и сделать около оборота. Но это исправлю в следующей версии, как и неидеальность встроенных усилителей ошибки TL594, что не дает при включенном реле на X4 и нулевой ШИМ остановить полностью шпиндель, он вращается со скоростью порядка 100 об/мин.
То есть в положении "шпиндель включен". но обороты выставлены на 0 - он слегка крутится.
Это планирую вылечить применением внешнего инструментального ОУ, но потом, меня и так устраивает. Пока устраивает.


Фото готового изделия напоследок. На плату сильно не смотрите, в конце техпроцесса малость накосячил с шелкографией - недосушил, слезла при проявке.
+накосячил в разводке, отсюда рыжий проводок и резистор поверх ножек.
Поэтому разводку платы не даю
Еще один постскриптум - устройство импульсное, соблюдаем правила разводки печатных плат, в особенности земляных полигонов, чтобы потом не удивляться .

Я понял что это спам.

ПС, никакой не спам.

[solanto]

Вот к стати схемка, только я в неё внес некоторые коррективы для перевода её на 60В 10А.

[Noob]

solanto, такой вариант имеет место быть, но я специально пошел по гораздо более сложному, но настолько же более продвинутому пути, дающему преимущества, описанные выше.

[solanto]

Я прекрасно понимаю, что схема стыреная мною у буржуев несовершенна, но я ориентировался на размеры корпуса (от драйвера ШД) и простату реализации при высокой надёжности всей конструкции. Тем более, что транзисторы у меня применены с огромным запасом.

[Noob]

Я прекрасно понимаю, что схема стыреная мною у буржуев несовершенна, но я ориентировался на размеры корпуса (от драйвера ШД) и простату реализации при высокой надёжности всей конструкции. Тем более, что транзисторы у меня применены с огромным запасом.

С надежностью у нее беда. У представленных на схеме IRFP4710 емкость затвора более 6 нанофарад, а ваш ШИМ контроллер просто не сможет нормально их таскать, производитель гарантирует нормальную работу лишь до 1 нанофарада. А что будете делать с выбросами при коммутации? Да, эта схема их частично "съедает" за счет перегрузки выходных каскадов контроллера и более длительных линейных участков работы ключей,но это костыли.

По - хорошему нужен драйвер затворов и схема защиты от выбросов.

Я не пытаюсь вас отговорить, просто указал на явную кривизну этого варианта. А жить с ней вам, а не мне.

[solanto]

Драйвера сейчас как раз подыскиваю. Не подскажите какие подойдут. И забыл сказать, что силовые ключи я поменял на IRFP460. И да я заметил что как то на правильно схемка работает. По этому тоже возник вопрос по применению драйвера.

[solanto]

Может применить 74HC08 как в драйвере ШД у http://robozone.su или IR2104 (надо поискать как ето подключить) там же?

[Noob]

У 460-х затворы еще тяжелее. И если у вас нагрузка в 10А, то куда такие лютые транзисторы в TO-247? В первую очередь надо ориентироваться на сопротивление канала, и лучше всего применить серии IRL (С логическим управлением) IRL3705N IRLI2910 IRLI3705N и так далее. Драйверы MC33153D TC4420 IR4428

Если же например сложно достать драйвер нужной полярности (инвертирующий или неинвертирующий), на помощь могут прийти такие полезные штуки как простейшие копеечные быстродействующие инверторы наподобие SN74LVC1G14

Так же смотрите на Reverse capacitance - эффект Миллера, могущий в ненужный момент приоткрыть затвор, тоже никто отменять не собирался.

[solanto]

то куда такие лютые транзисторы

А 100 - 120В постоянки вдруг мне приспичет регулировать да ещё и 10А? Вот и решил поставить таких тяжеловесов. Но сейчаc очень сильно греется SG3526. Наверно из-за тяжелых затворов. Думаю применить драйвер. подскажите какой драйвер используете Вы? Тот что по схеме D6.

[Noob]

TC4420EOA

[solanto]

А если применить TC4420 совместно с IRFP460 нормально будет или кака получится?

[Noob]

Нормально, это ОЧЕНЬ мощный драйвер. Ток в пике до 6А, круче него только FAN31xx от Fairchild. А лучше не зацикливайтесь именно на полевых, берите IGBT, они от 600 Вольт, более легкие затворы, и вообще - няшные.

[solanto]

Для суровых мужиков няшность - нечто, сила - всё. Даёшь мощные полевики на выхлопе.
А если серьёзно, то 460-е у меня в запасе 10 шт имеются, а IGBN IGBT надо ещё поискать. В закромах точно нет, а в магазин только за 130 верст ехать, ближе нету.

[Noob]

Можете счесть за рекламу, но я тарюсь здесь http://chip-nn.ru/ и на elitan.ru Есть все что угодно, никаких компромиссов. . Никаких магазинов, где вроде в наличии, но не то что надо. Пока едет, можно вдумчивее проработать плату, и вообще расслабиться.

По делу - не забудьте проходные резисторы в цепи затворов порядка 5-7 Ом.

460-е будут прилично греться. У них сопротивление порядка 0,3 Ом, рассеиваемая мощность максимальных токах будет огого. А это приличные радиаторы.... Поэтому сомнительное решение. Эти транзисторы не для данного применения. В итоге вы получите на 10 амперах тока просадку в 3 вольта и мощность для рассеивания - под 15 ватт, как у небольшого паяльника. То есть на этом девайсе можно будет жарить перепелиные яйца при желании.

куда лучше IRFP4368, у них сопротивление канала в 162 раза(!) ниже.

[solanto]

куда лучше IRFP4368

Надо подумать в этом напровлении.