Обсуждение схемы от Makar

[Makar]

Любой полевой или IGBT транзистор имеет емкость затвора для того что бы ее зарядить и разрядить нужно определенное количество энергии (тока), которая. в грубом приближении, зависит от емкости затвора и частоты переключения. Эти транзисторы предназначены для работы в ключевом режиме, то есть включено-выключено, при этом потери в транзисторе минимальны и транзистор меньше всего нагревается. Во время переключения транзистор работает в линейном режиме, то есть его внутренне сопротивление увеличивается в зависимости от того какой потенциал на затворе. При увеличении сопротивления по закону Ома и Джоуэля-Ленца на транзисторе выделяется бОльшая мощность (увеличиваются потери), чем в открытом состоянии. Емкость затвора приводит к тому что появляется завал фронта открытия и закрытия транзистора. Если мы не можем очень быстро зарядить и разрядить емкость затвора, то у нас транзистор не будет переключатся, а на стоке будет вместо меандра пила или вообще зависший полуоткрытый транзистор, что очень плохо как с точки зрения потерь так и за-за того что мы не получим нужную нам характеристику.
Вот эти транзисторы как раз и нужны для для заряда и разряда емкости затвора. Верхний транзистор открывается и заражает емкость затвора при этом в начальный момент времени ток имеет пиковое значение, а потом по экспоненте убывает, для транзисторов указанных на схеме импульсный ток составляет 0,8А, в то время как для стандартной логики он не больше 30 мА. При инверсии входного сигнала верхний транзистор закрывается а нижний открывается и заряженная емкость затвора разряжается через него таким же образом как заряжалась. Это самое дешевое и простое решение из всех существующих. Есть специальные драйверы для накачки емкости затвора, но цена их от 5$ для одного транзистора.
К сожалению почти никто из начинающих этим вопросом не интересуется и считает что достаточно подать подать 5...15 вольт на затвор и он откроется. Конечно в цепях где не требуется ШИМ и частота переключения очень низкая всем описанным выше можно пренебречь, однако на практике когда мне впервые пришлось столкнутся с ШИМом, не зная всего описанного выше я снизил частоту ШИМа до 500 Гц! для того чтобы добиться хоть какой то устойчивой работы. При этом даже было слышно как гудят обмотки двигателя на частоте 500 Гц.
К сожаление ничто в мире не идеально, и в реальных конструкциях нужно учитывать переходные процессы в цепях затвора.

[KOT]

Я бы применил драйвер типа MCP1415T, корпус SOT-523, цена в розницу 0,8$ , есть двухканалка MC34151, цена почти такая же, они правда без защиты по току, но это не так часто и нужно. Еще часто пользуюсь в качестве драйвера использую шим контроллер UC3842, очень удобно и есть почти у каждого торговца, в нем еще и контроль минимального/максимально напряжения питания есть.

[ender11]

стоп! мы про зажигание ведь говорим? при использовании 2-х каналов на 4-х цилиндровом двигателе частота будет порядка 100Гц.
в коммерческих эбу эти транзисторы включены с резисторами 500-1000 Ом в цепи затвора.
у этих транзисторов раза в 2 меньше "gate charge", нежели у силовых транзисторов.
если выключать этот транзистор очень быстро, то начнутся всякие нехорошие процессы в катушке и проводке.
а неспешное включение этот транзистор как-нибудь выдержит. на 100Гц то.

[Makar]

Не сразу разобрался о каких цепях идет речь. Да действительно для силовых транзисторов зажигания драйвер не нужен, условия работы цепи предполагают медленное открытие транзистора (заряд емкости через резистор) и форсированное закрытие через транзистор (здесь действуют правила описанные выше). Соответственно пиковый ток закрытия будет высокий. Есть микросхемы логики с током 70 мА можно их применить, но тогда у всех будет 8 каналов, а большинству достаточно двух. В любом случае этот вопрос можно обсудить. Кстати от силовых ключей в основной схеме решили отказаться поскольку они выделяют большое количество тепла и не всем нужны.

[Makar]

Я бы применил драйвер типа MCP1415T, корпус SOT-523, цена в розницу 0,8$ , есть двухканалка MC34151, цена почти такая же, они правда без защиты по току, но это не так часто и нужно. Еще часто пользуюсь в качестве драйвера использую шим контроллер UC3842, очень удобно и есть почти у каждого торговца, в нем еще и контроль минимального/максимально напряжения питания есть.

Хорошее предложение

[ender11]

форсированное закрытие через транзистор

это черевато. образно говоря, при очень больших пиках dI/dt энергия начинает рассеиваться куда попало. будут сильные скачки напряжения, с которыми транзистор не справится.

[Makar]

форсированное закрытие через транзистор

это черевато. образно говоря, при очень больших пиках dI/dt энергия начинает рассеиваться куда попало. будут сильные скачки напряжения, с которыми транзистор не справится.

Все верно. чем больше dI/dt тем выше напряжение и сильнее искра.

[Makar]

это черевато. образно говоря, при очень больших пиках dI/dt энергия начинает рассеиваться куда попало. будут сильные скачки напряжения, с которыми транзистор не справится.

Все верно. чем больше dI/dt тем выше напряжение и сильнее искра.

[ender11]

тем выше напряжение и сильнее искра.

а так же напряжение в первичной цепи. проверь такую инновационную схему на стенде, что ли.

[Qwertty]

Тема жива?
Собственно несколько размышлизмов.
Входы микросхем крайне не желательно выводить на разъемы напрямую. Касается большей части ОУ. Которые в общем то вообще не нужны. Каждая лишняя деталь повышает стоимость и снижает надежность.
ДК нужно подтянуть к уровню переключения (~0.5V) через высокоомный резистор. Пока ДК не прогрет сигнал с него вообще не идет - вход по сути в обрыве.
STM32 не самый лучший выбор. Во первых эррата на эти кристаллы по пухлости сравнима с Войной и миром. Ее кстати надо читать до разработки схемы, а не когда плата в руках. Во вторых недаром производители микросхем выпускают специальные серии микросхем для задач типа ЭБУ. Например Атмел недавно выкинул на рынок свои AVR32 с 5 ВОЛЬТОВЫМ ПИТАНИЕМ. Именно для автоэлектроники. Казалось бы ерунда - всего то 1,7В разницы. Однако это довольно серьезно сказывается на помехозащищенности. Кстати и кортексы с 5В питанием существуют. Правда в РФ не особо доступны, только с диджикеев или фарнелов заказывать. Эта мелочь в питании может например вызвать требование исключительно 4-х слойной платы.
Если в планах и впрыск пропана, не жидкой его фазы, - нужен датчик давления газа. Дифференциальный между рампой и коллектором. Также нужен датчик температуры газа. Пропан после редуктора может быть как +5С так и +75С. Это довольно серьезно влияет на плотность и соответственно на массу. Даже сильнее чем ДТВВ. Ну и редукторы не особо точно держат разность давлений. Причем как просадка до 0,7 возможна с установленного 1,0, так и "отскок" до 1,3.
Схема пик энд холд не точна. Управление ключом и медленным спадом тока должно идти с разных ножек. ULN2003 не рассчитана на работу в режиме ШИМ. Там кое как 2-3КГц проходят. В итоге будут выбросы на стоке ключа. Их кстати тоже надо ограничить. Так как сейчас скорее всего быстро помрет ключ. Кстати - что в качестве ключа? На схеме странные квадраты и тип vnd14 например. Надо открывать верхний транзистор вместе с ключом и держать открытым почти до конца цикла впрыска. При этом нижний ключ будет переходить в режим удержания. Выбросы давить либо трансилом параллельным ключу, либо цепочкой из последовательных стабилитрона и низкоомного резистора со стока (коллектора для IGBT) на затвор ключа. Скорее все же стока - IGBT очень не шустро закрываются. Выше эти выбросы обсуждаются применительно к зажиганию. Однако индуктивность форсунки ровно так же работает, как и катушки зажигания.
На разъем с SWD крайне полезно вывести RESET контроллера. Ну если переосмысление не придет, что не всегда быстрее значит - лучше....
Да, все входы в условиях сильных помех должны напрямую шунтироваться конденсаторами. Не после резистора, а прямо на линии с разъема.
Зачем часовой кварц? Цепей для МП3 плеера тоже не нашел...
CAN я что то не увидел на схеме. Это чуть ли не единственная не внутриприборная шина не требующая наличия мастера на шине. Если захочется потом как то расширить за счет коннекта с другими блоками - только CAN и поможет.
Кстати реально на 4 форсунки хватает 1 таймера и 1 канала сравнения. Если требуется удержание ШИМ-ом, то еще один таймер, хотя это может быть и генератор на RS триггере. В этом случае все равно чисто аппаратно таймером не отработать цикл впрыска. Нельзя же чтоб допустим три канала работали на совпадение, а один при этом в режиме PWM. Это кстати тоже неплохо учитывать сразу. А не когда плата в руках - сюрприз будет неприятным. Опять же касается не только газовых форсунок, но и тех что для тюнинга предлагают. Которые для больших наддутых моторов и с низким сопротивлением обмотки. Ну либо моновпрысковых. Не все любят огромный балластный резистор. Правда в последних версиях того же ваговского впрыска резистора уже нет, там удержание ШИМ-ом. Это про Моно-мотроник. Который и зажиганием заодно рулит.
ЗЫ. Обычно когда хочется все и сразу, то есть система не развивается постепенно, а сразу делается под максимальные хотелки, то ничего и не выходит. Кто то готов поставить авто на годик и не ездить, а только впрыск изобретать? В этом плане газовый удобен - авто ездит на чем ездило, а в свободное время делается впрыск. Совместить тот же карбюратор с впрыском бензина скорее всего не получится. Значит машина встанет. Не, можно конечно коллекторы перекидывать взад-вперед, но что то мне кажется это путь мазохистов.