30BA/30BB. Kas nogāja greizi?
Jau iepriekš rakstīju par overvoltage problēmām, kas skar MSD80/81 aizdedzes spoļu vadības tranzistorus.
Ja aizdedzes spoles aprīko ar snubberiem, iepriekšminētā problēma tiek risināta fundamentāli.
Bet, ir vēl viena tehniska kļūme, ko pieļāvuši Siemens inženieri. Šoreiz vairāk tehniskas info, jo pati problēma ir tehniska. Kļūmes rezultātā garantēti tiek ierakstīta 30BA/30BB kļūda; atslēgtas vienas bankas sprauslas. Kļūdu dzēšana nelīdz, jo tiek bojāts pats DME.
Kāpēc tā reizēm notiek?
Sprauslu vadība tiek organizēta sekojoši:
a) high-side switch: kopīgs visai bankai;
b) low-side switch: individuāls katrai sprauslai, ar tā palīdzību izvēlas ''aktīvo'' sprauslu.
Viss ir lieliski, kamēr low-side slēdži tiek korekti komutēti. T.i.: savlaicīgi tiek izvēlēta aktīvā sprausla, tad nostrādā high-side switch. 130V spriegums caur high-side slēdzi tiek padots vajadzīgajai sprauslai. Low-side slēdži strādā ZVS režīmā, tiem nav dinamisko siltumzudumu.
Diemžēl, ja tiek bojāts kāds low-side switch, nākas atslēgt visu banku, jo high-side switch ir kopējs visai bankai. Ja to nedara, dēļ bojātā low-side switch tiek izsmidzināts 3X lielāks degvielas daudzums bojātajā cilindrā, piedevām - pilnīgi neadekvātos laika momentos.
Fundamentālas problēmas sākas sekojošās situācijās:
a) notiek kāda cilindra cutoff procedūra (dēļ grupveida misfirēm) un low-side switch tiek atslēgts brīdī, kad veras vaļā high-side switch;
b) low-side switch tiek atslēgts pirms high-side switch, t.i.: uzreiz (vai brīdi vēlāk) pēc cutoff, nostrādā high-side switch, šādā gadījumā - high-side modulim nav slodzes, dU/dt nav ierobežots (tas ir ļoti augsts). Šīs problēmas apskats sīkāk postā - zemāk;
c) DME shutdown, restart vai DME undervoltage notiek brīdī, kad nostrādā high-side switch (bet dēļ karstā vai aukstā restart low-side switch aizveras);
d) savienojumu problēmas (sprauslu ķēdē) jeb kādas sprauslas bojājums (pjezo elementa kontakta zudums).
Nedaudz sīkāk par b problēmu.
Pie 0 slodzes high-side switch atveras ar lielu ātrumu dU/dt. Jā, maksimālo dU/dt, pie kā MOSFET patvaļīgi atveras, sasniegt neizdosies. Bet, dēļ vadu (no DME līdz sprauslām) parazītkapacitātēm iespējami sprieguma izsitieni, kas būtiski pārsniedz Uds max.
Otrs aspekts - pie liela dU/dt var notikt MOSFET parazītiska atvēršanās (dēļ Millera kapacitātes), jo Rgate ir lieli: 100 Ohm. IRF644 Ciss=1300pF; Crss=85pF (tipiski, saskaņā ar Datasheet). Pat matemātiski parēķinot sanāk (reālos apstākļos situācija būs vēl sliktāka), ka pie Uds ap 50 .. 100V tranzistors var patvaļīgi atvērties (atvērsies). Attiecīgi, low-side MOSFET var sākt ģenerēt vai brīdi būt aktīvā režīmā (līdz tiks izlādēts Gate car Rgate). Strauji pieaugs izkliedējamā siltumjauda un tranzistori var tikt bojāti.
a un c problēmsituāciju gadījumā aktīvais izrādās nevis high-side switch (kā normālās situācijās, kā paredzēts), bet gan: low-side switch. Sekas - katastrofālas. Straujš Uds pieaugums, overvoltage izsitiens, slēdža parazītiska atvēršanās - pilns komplekts. Šī ir situācija, kas reāli var notikt (un notiek), bet nav paredzēta DME konstrukcijā. Šis ir fundamentāls fail!
d problēmsituācija. Neatvienojiet sprauslas, ja dzinējs ir ieslēgts! Neatvienojiet aizdedzes spoles, ja dzinējs ir ieslēgts! Izmantojiet INPA testa moduli cilindru izslēgšanai!
Godīgi sakot, zinot šādas kļūmes iespējamību, es vairs droši braukt ar savu BMW nevaru. Šis defekts ir bumba ar laika degli.
Risinājums: snubbers + overvoltage protection katram low-side slēdzim, kas sastāv no:
a) virknē slēgts R (22 .. 47R/3W, Pulse series) un C (33nF 250V, Poliesters vai Polipropilēns);
b) paralēli: TVS diode 200V 600W (bi-directional).
Snubbers jāizvieto maksimāli tuvu DME (ideāli - pie low-side slēdžiem). Šie snubbers ierobežo gan dU/dt, gan Uds low-side slēdžiem. Minimuma programma, ko vajadzētu ieviest: TVS aizsardzība Uds ierobežošanai.
Piezīmes: Internetā piedāvātie ''remonti'', kuru laikā bojātos IRF644 aizvieto ar tādiem pašiem tranzistoriem, ir pilnīgi bezjēdzīgi. Ja aizvietotāji ir, piemēram, FDB14N30, situācija ir tikai nedaudz labāka (Ciss/Crss = 50, bet Uds ir zems, tikai 300V).
Izvēloties SiHB30N60, situācija uzlabojas būtiski. Šiem tranzistoriem Uds=650V; Ciss/Crss>100; t.i.: tranzistors daudz labāk pārdzīvos sprieguma izsitienus un patvaļīgi neatvērsies. Arī ISL9V5045S3ST nav slikta izvēle: Ciss/Crss>100, tiem ir iebūvēta overvoltage protection.
Vienkāršota sprauslu vadības blokshēma
Q1 .. Q6: low-side slēdži
Q7; Q8: high-side push/pull tipa slēdži
R1; R2: current sensing rezistori
Aizsardzības risinājuma shēma:
Ja aizdedzes spoles aprīko ar snubberiem, iepriekšminētā problēma tiek risināta fundamentāli.
Bet, ir vēl viena tehniska kļūme, ko pieļāvuši Siemens inženieri. Šoreiz vairāk tehniskas info, jo pati problēma ir tehniska. Kļūmes rezultātā garantēti tiek ierakstīta 30BA/30BB kļūda; atslēgtas vienas bankas sprauslas. Kļūdu dzēšana nelīdz, jo tiek bojāts pats DME.
Kāpēc tā reizēm notiek?
Sprauslu vadība tiek organizēta sekojoši:
a) high-side switch: kopīgs visai bankai;
b) low-side switch: individuāls katrai sprauslai, ar tā palīdzību izvēlas ''aktīvo'' sprauslu.
Viss ir lieliski, kamēr low-side slēdži tiek korekti komutēti. T.i.: savlaicīgi tiek izvēlēta aktīvā sprausla, tad nostrādā high-side switch. 130V spriegums caur high-side slēdzi tiek padots vajadzīgajai sprauslai. Low-side slēdži strādā ZVS režīmā, tiem nav dinamisko siltumzudumu.
Diemžēl, ja tiek bojāts kāds low-side switch, nākas atslēgt visu banku, jo high-side switch ir kopējs visai bankai. Ja to nedara, dēļ bojātā low-side switch tiek izsmidzināts 3X lielāks degvielas daudzums bojātajā cilindrā, piedevām - pilnīgi neadekvātos laika momentos.
Fundamentālas problēmas sākas sekojošās situācijās:
a) notiek kāda cilindra cutoff procedūra (dēļ grupveida misfirēm) un low-side switch tiek atslēgts brīdī, kad veras vaļā high-side switch;
b) low-side switch tiek atslēgts pirms high-side switch, t.i.: uzreiz (vai brīdi vēlāk) pēc cutoff, nostrādā high-side switch, šādā gadījumā - high-side modulim nav slodzes, dU/dt nav ierobežots (tas ir ļoti augsts). Šīs problēmas apskats sīkāk postā - zemāk;
c) DME shutdown, restart vai DME undervoltage notiek brīdī, kad nostrādā high-side switch (bet dēļ karstā vai aukstā restart low-side switch aizveras);
d) savienojumu problēmas (sprauslu ķēdē) jeb kādas sprauslas bojājums (pjezo elementa kontakta zudums).
Nedaudz sīkāk par b problēmu.
Pie 0 slodzes high-side switch atveras ar lielu ātrumu dU/dt. Jā, maksimālo dU/dt, pie kā MOSFET patvaļīgi atveras, sasniegt neizdosies. Bet, dēļ vadu (no DME līdz sprauslām) parazītkapacitātēm iespējami sprieguma izsitieni, kas būtiski pārsniedz Uds max.
Otrs aspekts - pie liela dU/dt var notikt MOSFET parazītiska atvēršanās (dēļ Millera kapacitātes), jo Rgate ir lieli: 100 Ohm. IRF644 Ciss=1300pF; Crss=85pF (tipiski, saskaņā ar Datasheet). Pat matemātiski parēķinot sanāk (reālos apstākļos situācija būs vēl sliktāka), ka pie Uds ap 50 .. 100V tranzistors var patvaļīgi atvērties (atvērsies). Attiecīgi, low-side MOSFET var sākt ģenerēt vai brīdi būt aktīvā režīmā (līdz tiks izlādēts Gate car Rgate). Strauji pieaugs izkliedējamā siltumjauda un tranzistori var tikt bojāti.
a un c problēmsituāciju gadījumā aktīvais izrādās nevis high-side switch (kā normālās situācijās, kā paredzēts), bet gan: low-side switch. Sekas - katastrofālas. Straujš Uds pieaugums, overvoltage izsitiens, slēdža parazītiska atvēršanās - pilns komplekts. Šī ir situācija, kas reāli var notikt (un notiek), bet nav paredzēta DME konstrukcijā. Šis ir fundamentāls fail!
d problēmsituācija. Neatvienojiet sprauslas, ja dzinējs ir ieslēgts! Neatvienojiet aizdedzes spoles, ja dzinējs ir ieslēgts! Izmantojiet INPA testa moduli cilindru izslēgšanai!
Godīgi sakot, zinot šādas kļūmes iespējamību, es vairs droši braukt ar savu BMW nevaru. Šis defekts ir bumba ar laika degli.
Risinājums: snubbers + overvoltage protection katram low-side slēdzim, kas sastāv no:
a) virknē slēgts R (22 .. 47R/3W, Pulse series) un C (33nF 250V, Poliesters vai Polipropilēns);
b) paralēli: TVS diode 200V 600W (bi-directional).
Snubbers jāizvieto maksimāli tuvu DME (ideāli - pie low-side slēdžiem). Šie snubbers ierobežo gan dU/dt, gan Uds low-side slēdžiem. Minimuma programma, ko vajadzētu ieviest: TVS aizsardzība Uds ierobežošanai.
Piezīmes: Internetā piedāvātie ''remonti'', kuru laikā bojātos IRF644 aizvieto ar tādiem pašiem tranzistoriem, ir pilnīgi bezjēdzīgi. Ja aizvietotāji ir, piemēram, FDB14N30, situācija ir tikai nedaudz labāka (Ciss/Crss = 50, bet Uds ir zems, tikai 300V).
Izvēloties SiHB30N60, situācija uzlabojas būtiski. Šiem tranzistoriem Uds=650V; Ciss/Crss>100; t.i.: tranzistors daudz labāk pārdzīvos sprieguma izsitienus un patvaļīgi neatvērsies. Arī ISL9V5045S3ST nav slikta izvēle: Ciss/Crss>100, tiem ir iebūvēta overvoltage protection.
Vienkāršota sprauslu vadības blokshēma
Q7; Q8: high-side push/pull tipa slēdži
R1; R2: current sensing rezistori
Aizsardzības risinājuma shēma:
Komentāri
Ierakstīt komentāru