[murmur 0]

Друзья, есть необходимость усилить надежность одной очень ответственной цепи (ключ на полевом транзисторе) дублированием.

Начинаем рассуждать. Полевик чаще всего пробивается и превращается в проводник. То есть можно соединить два транзистора последовательно и при пробое одного из них пользоваться вторым. Но ведь в принципе может случиться и обрыв, от которого второй транзистор не спасет. Нужно ставить параллельно этой цепочке еще одну такую же. В результате получим комбинированный ключ, который спасает всегда при неисправности одного из транзисторов и при некоторых комбинациях неисправностей двух и даже трех транзисторов.

Но задача усложняется тем, что вводя 4 транзистора вместо одного мы повышаем вероятность такого события, как выход транзистора из строя. С другой стороны, распределяя нагрузку между ними, мы такую вероятность снижаем.

Мне даже не хочется лезть в теорию вероятностей, не потому что лень, а потому что при переложении теории на данную задачу все равно не будет уверенности, что все правильно учтено.

Я хочу спросить, а может уже есть какие-либо общеизвестные закономерности и наработки на тему дублирования транзисторных ключей? Ключи будут управлять обмотками двигателя, так что вероятность их выгорания высока. Приходилось ремонтировать контроллеры бесколлекторных двигателей, в них на одной обмотке было по 3 транзистора. Но это для рассеивания тепла и распределения тока, пробой одного транзистора из группы всегда приводил к неисправности схемы в целом

У кого какие мысли?

[Plain 184]

Интересно было бы послушать, как Вы вообще считаете схему — ну т.е. берёте нагрузку ноль, берёте паспорт типового транзистора, и какую конкретно строчку в нём Вы принимаете за нормальную бесконечно долгую работу на бесконечном токе.

[murmur 0]

Не совсем поняла вашу мысль? Причем тут бесконечно долгая нагрузка. Я, если вдруг это не прозвучало явно, не ставлю целью рассчитать ресурс и наработку на отказ. Я хочу сделать цепь надежнее путем дублирования. И не совершить при этом ошибки из-за которой надежность только уменьшится. 

Давайте для начала абстрактный пример - соединяем два ключа (не обязательно транзисторных) последовательно. Этим мы в два раза снижаем вероятность отказа, если при неисправности ключ замыкается, и, увы, в два раза повышаем вероятность отказа, если ключ при выходе из строя размыкается.

Вопрос - если оба варианта неисправности равноверноятны - последовательное дублировние ключей никак не изменяет надежность? Или как?

Изменено 10 апреля, 2020 пользователем murmur

[Oymyacon 0]

Важнее запас транзистора по рабочим напряжениям и току, а не его резервирование. Просто так транзисторы из строя не выходят, а если запаса не будет, то они все 4 разом накроются медным тазом.

Ну и теплоотвод в этом случае - основа надёжности, само собою. Надо понимать, что здесь будут 2 составляющие потерь: статическая и динамическая.

Изменено 10 апреля, 2020 пользователем Oymyacon

[Plain 184]

Как я понял, дело таки в количестве транзисторов — тогда берёте их два и более, соединяете последовательно и/или параллельно, задаёте всё ту же нагрузку КЗ, начинаете читать их паспорта, и какие конкретно строчки в них Вы принимаете за бесконечно малую нормальную работу на бесконечном токе.

[k155la3 26]

44 minutes ago, murmur said:

. . .Я хочу спросить, а может уже есть какие-либо общеизвестные закономерности и наработки на тему дублирования транзисторных ключей?

Дополнить ключ защитой (обр. связь) по току. Если выход из строя по иной причине - никакая защита не поможет.

IMHO надежность увеличивают путем дублирования (резервирования) узлов, а не деталей. Неисправность узла еще можно диагностировать и перключится на резервный узел. (узел выдал сигнал "неисправность", переключились на резерв). 

[murmur 0]

Друзья! Давайте все же отделим мух от котлет. Все эти вещи про ток, про теплоотвод, они понятны.

Давайте забудем про надежность транзистора как таковую и представим себе, что в него, при всей его надежности, условно говоря, "воткнули лом". Как спроектировать резервирование (чтобы при этом не надо было детектровать неисправность и переключаться).

Я ж привела пример на обычных ключах (кнопках). Задачка скорее кибернетическая.

9 minutes ago, k155la3 said:

IMHO надежность увеличивают путем дублирования (резервирования) узлов, а не деталей

Ну вот смотрите - в первом посте я описала ключ из 4 х транзисторов. Все они одновременно работают. Управляющие сигналы подаются на все затворы одновременно.

Выходит из строя один транзистор (пробой). Система этого может и не заметить -  замыкать и размыкать цепь будут второй транзистор из пары и вторая пара транзисторов.

Если обрыв - то второй транзистор из пары не спасает, спасает вторая параллельно подключенная цепочка из двух последовательно соединенных ключей. Опять-таки, система об этом не знает, все работает само по себе.

Но вот вопрос - что логически  перевесит в данной ситуации - резервирование или же внесение в систему допоонительных элементов облалающих потенциальной ненадежностью?

[haker_fox 60]

Будет работать в условиях единичной неисправности ключа одного из ключей. Как управлять - не знаю)))) Зависит от ключа, может быть вы оптореле поставите)

[murmur 0]

10 minutes ago, haker_fox said:

Будет работать в условиях единичной неисправности ключа одного из ключей. Как управлять - не знаю)))) Зависит от ключа, может быть вы оптореле поставите)

Хм... а зачем в вашей схеме горизонтальная перемычка? Она ведь не меняет в логике схемы ровным счетом ничего.

[haker_fox 60]

14 minutes ago, murmur said:

Хм... а зачем в вашей схеме горизонтальная перемычка?

Честно говоря, рисовал по памяти. Но вам же помогла эта информация. Идея-то правильная.

[k155la3 26]

1 hour ago, murmur said:

Друзья! Давайте все же отделим мух от котлет. . . . 

предлагаю в  таком случае перевести котлеты в логику.

Есть схемы т.н. "монтажное И", "монтажное ИЛИ", отрицательная и положительная логика, в основе - это включение ключевых элементов,

по принципу, который нарисовал haker_fox

Напишите таблицу истинности для входов управления (или состояний ключей) и выходов - далее дело техники, нарисовать по таблице схему.

Это логика, модель. Далее - перевести это в реальную схему с силовыми ключами.

[haker_fox 60]

2 hours ago, murmur said:

Друзья, есть необходимость усилить надежность одной очень ответственной цепи (ключ на полевом транзисторе) дублированием.

@murmur, а что с надёжностью остальной части схемы? Просто будет забавно, если ключи будут рабочими, а повредиться, скажем, единственный источник питания драйвера этих ключей.

[Oymyacon 0]

58 minutes ago, murmur said:

Хм... а зачем в вашей схеме горизонтальная перемычка? Она ведь не меняет в логике схемы ровным счетом ничего.

Почему это не меняет ничего? Ещё как меняет!

Причём, не в лучшую сторону 

 

[k155la3 26]

1 hour ago, murmur said:

ps  Но вот вопрос - что логически  перевесит в данной ситуации - резервирование или же внесение в систему допоонительных элементов облалающих потенциальной ненадежностью?

если уже "завязываться", то должно применяться и то и другое. IMHO.

1. Цепи обратной связи защиты по току ключей + запас по предельным характеристикам ключей. Еще нужна индикация, что "что-то пошло не так".

2. Резервирование узлов в целом. В случае отказа основного "парашюта", он сбрасывается и используется запасной.

3. Мажоритарное резервирование, "2-из-3" итд, в системах, требующих особой надежности. Подробностей не помню :).

 

[Oymyacon 0]

Если пробьются накоротко X1 и X4, то ключ с перемычкой выйдет из строя, а без перемычки - нет.