Domanda:
Caduta di tensione MOSFET a ponte H.
Archaeus
2017-05-22 07:44:18 UTC
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Dopo aver realizzato che l'uscita l293d non è sufficiente e la caduta di tensione dell'l298 è piuttosto alta, credo che imparare a costruire un semplice ponte H adatto sarebbe vantaggioso.Prima di iniziare con i test, ho ragione nel supporre che la caduta di tensione del circuito sottostante sarebbe calcolata dalle schede tecniche Rds (On) di ciascun mosfet nel percorso alto / basso moltiplicato per la corrente di drain source?In tal caso, una coppia teorica di canali n / p con Rdson .4ohms con 2A sarebbe una caduta di .8V.Intorno a 1V.Ci sono altri fattori evidenti di cui ignoro che potrebbero influenzare la caduta di tensione disponibile per il motore oltre alle caratteristiche termiche?Grazie enter image description here

I rapporti di impedenza sono fondamentali per velocità di rotazione ed efficienza elevate.Considerare il motore Rg / RdsOn / DCR (Motore) in modo che ogni rapporto di corrente elevata sia di circa 100. altrimenti aggiungere più stadi.l'elevata corrente deve pilotare il carico Ciss sul Gate a velocità di rotazione elevate e lo stadio di uscita deve pilotare DCR all'avvio del motore, con una corrente di carico nominale 10x.Quindi quello che sto dicendo è usare un rapporto di impedenza dell'interruttore di 100 (a 200)
Grazie per aver indicato i suggerimenti sui rapporti di impedenza.Sposterò lo studio in quell'area per una migliore comprensione.
Cinque risposte:
Gregory Kornblum
2017-05-22 08:45:28 UTC
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Non utilizzare resistenze !!!Ci sono gate driver per questo.Guidare un cancello richiede un po 'di 5A, sicuramente deve essere fatto velocemente, non attraverso il filtro RC (C è il cancello).Altrimenti non puoi fare PWM e se cambi semplicemente, rischi di bruciare un MOSFET con il calore.

Il pericolo dipende interamente dal carico, da Vdd e dalla relativa dimensione del mosfet.Se Vdd è piccolo, puoi prenderti il tuo tempo dolce
Sicuro.Ma generalmente questa è una cattiva idea usare il resistore.Forse uno piccolo se effettivamente non usi la prima commutazione.Ma a Hbridge ...
(scusate il mio commento precedente non era completo) Il pericolo dipende interamente dal carico, Vdd e relativa dimensione del mosfet.Se Vdd è piccolo, puoi prenderti il tuo tempo dolce accendendolo.Allo stesso modo, se il carico è piccolo (alta impedenza), puoi impiegare molto tempo.Di solito è quando il carico ha una resistenza molto bassa e il binario molto alto che il tempo di accensione diventa un problema.Se stanno lavorando con un L293, non credo che stiamo parlando di un controller del motore ad alte prestazioni.
Ovviamente, se realizzassero un azionamento a motore ad alte prestazioni, avrebbero uno specialista per quel tipo di domande.Tuttavia, se la sua corrente è 2 A e la sua tensione è 24 V, l'alimentazione del MOSFET può raggiungere i 25 W per il tempo necessario per aprirlo.Bene ... Anche un singolo evento come questo, se dura per diversi millisecondi, lo ucciderebbe.Per non parlare ancora di PWM.Può essere un azionamento a motore a basso costo a basse prestazioni, ma funzionerà comunque su una certa frequenza.
Con pwm e un resistore di gate da 100ohm, il motore funziona in modo fluido e si raffredda attraverso 1 MOSFET.L'aggiunta di un altro canale p al percorso mi preoccupa, poiché quelli disponibili localmente sono simili ma hanno un Rdson più alto.Il gate driver è sicuramente un tentativo al primo segno di problemi.Non è certamente un controller ad alte prestazioni.Grazie
Qual è il carico?Qual è la frequenza?Ancora più importante, tocca il MOSFET, assicurati che non sia caldo.Ho avuto un cliente che ha i MOSFET surriscaldati con resistori 10R.Non credevano che potesse essere la ragione finché non li hanno messi in cortocircuito.
Comprendere il trasformatore di impedenza a radice quadrata e l'abbinamento coniugato è essenziale per l'ottimizzazione tra interruttore e carico.Altrimenti i riflessi aumentano.È un compromesso tra corrispondenza Z ed efficienza.per il minimo aumento di calore utilizzando le frequenze del tempo di salita per l'analisi insieme alle perdite di conduzione CC all'avvio del motore.
@GregoryKornblum questa risposta non risponde davvero alla domanda.
Ci sono molte risposte alla sua domanda.Ma a tutti mancano le resistenze sul gate.Preferiresti che mi siedessi e stavo zitto?
Bene, in condizioni semplici con un carico costante (come un resistore) la perdita di potenza predominante nel mosfet proviene da Rds.La potenza dissipata è V ^ 2 / Rds quindi quando il mosfet si accende Rds è grande e la potenza dissipata è piccola.Pertanto la perdita di potenza di picco è più vicina a quando arriviamo a Rds (acceso) quando le correnti diventano grandi e la resistenza diventa piccola.Comincio davvero a preoccuparmi del tempo di commutazione solo quando so che il tempo di "accensione" o "spegnimento" inizia ad essere una percentuale significativa del mio periodo di commutazione.Altrimenti Rds (attivo) sarà molto più dominante nel consumo di energia.
Aggiungerò che ai livelli più alti del design h-bridge ho effettivamente bisogno di aggiungere resistori in serie ai gate dei mosfet per rallentare la velocità di commutazione per ridurre lo squillo e tutte le emissioni di rumore EM ad alta energia che derivano dai bordi veloci.
Ciò è possibile grazie a un buon layout (sulla maglia del gate) e filtri di ferrite / condensatori sulla fase del motore ...
kkemper
2017-05-22 08:05:17 UTC
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Hai ragione riguardo alle cadute di tensione nei mosfet.L'unico altro fattore importante sarebbe la tua alimentazione (Vdd) e la sua capacità di alimentare la corrente senza cadere (ad esempio se il filo tra il ponte e l'alimentazione è lungo eo piccolo).L'altra cosa a cui prestare attenzione quando si utilizza Rds (On) dal foglio dati è la tensione di gate (Vgs) a cui è specificato Rds (On).Se il Vgs è sufficientemente diverso (cioè il Vgs = 10 V e lo guiderai con 5 V), dovresti guardare le curve per vedere approssimativamente quale Rds otterrai per quella tensione di gate.

Inoltre, la maggior parte dei MOSFET ha diodi incorporati (chiamati body diode), quindi di solito non è necessario aggiungere i diodi Schottky extra.

Il diodo del corpo dei MOSFET varia da lento e impiega un'eternità per "strappare" la maggior parte dei vettori dal substrato allo stato dell'arte.Tuttavia, se il Vdd è abbastanza basso da consentire Schottky in primo luogo, sceglierei sempre Shottky paralleli per avere Vf più basso e quindi evitare di spingere la corrente attraverso i diodi del corpo in primo luogo e quindi evitare potenzialmente eventuali problemi che potrebbero portare anel futuro.Se non ti servono, lasciali smontati in seguito.
Lo terrò a mente. Saluti.
Ho smesso di usare diodi extra per un po 'di tempo senza problemi.Tuttavia, utilizzo sempre un TVS veloce di grandi dimensioni in parallelo con i miei bridge per bloccare la guida a un livello sicuro per i mosfet max Vds.Questo è importante se il tuo motore farà mai un lavoro negativo.Il lavoro negativo si verifica quando ci si sposta nella direzione opposta alla coppia applicata e avverrà ogni volta che si tenta di invertire la direzione del motore.
Jeroen3
2017-05-22 11:00:12 UTC
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Dato che hai lo schema ora, avrai elevate perdite di commutazione. Le cose da considerare sono:

  • Gate driving. Non si desidera che il mosfet rimanga nella regione lineare con Rdson elevato per un tempo più lungo del necessario. Soprattutto se vuoi applicare PWM al gate.
    Vuoi PWM la corrente, non la tensione del gate. Utilizza gate driver, ad esempio: MC33883.
    I resistori attorno alle porte nel diagramma corrente rallenteranno il tempo di commutazione.

  • back-EMF del motore. Quando si disattiva la corrente del motore, ci sarà corrente che esce dal motore a causa dell'induttanza e delle proprietà magnetiche del motore. Quando questa corrente non avrà dove andare, creerà un alto voltaggio in grado di distruggere i mosfet.
    Per gestire questo ci si potrebbe affidare al diodo body interno del mosfet. Ma se hai a che fare con un motore di grandi dimensioni, potrebbero essere necessari diodi aggiuntivi.
    Nota: i mosfet falliscono in cortocircuito.

  • Heat, i mosfet diventeranno caldi o caldi. Stai guardando 2 A con 1 V caduta, cioè 2 Watt. Non dimenticare la corrente del diodo corporeo nel calcolo del calore. Assicurati di non friggere i mosfet.

Un vantaggio dell'utilizzo di gate driver è che spesso dispongono di pompe di carica che consentono di utilizzare solo N canali. Che hanno Rdson migliore == meno calore.

Ho testato il motore con esagono Schmitt pwm e un MOSFET.All'inizio ho avuto problemi di surriscaldamento, ma l'ho risolto.Funziona bene e fresco.L'aggiunta di un canale P al mix con un Rdson leggermente più alto potrebbe introdurre nuovi problemi.Potrei prendere in considerazione un gate driver per eliminare i blocchi stradali.Grazie.
Marko Buršič
2017-05-22 13:53:31 UTC
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Non installare il condensatore EMI, a meno che non si installi un'induttanza aggiuntiva all'uscita.Con il condensatore installato, passerà molta corrente AC (commutazione PWM).Il condensatore di cui parli serve per la soppressione delle interferenze elettromagnetiche dovute alla corrente del rotore commutato dalla spazzola che viene alimentata con tensione continua, già filtrata e liscia.

Tuttavia puoi usare il condensatore EMI, se metti un induttore / induttanza in serie che bloccherà la corrente AC.Uno starter che a una data frequenza PWM ha la reattanza che produce cca.È sufficiente una caduta di tensione dell'1% -2%.

Sono contento che tu l'abbia indicato con una solida spiegazione.Comunque non avevo intenzione di usare il tappo in questo schema.Saluti
Quanto sopra è estremamente importante e include i rapporti di impedenza di Z (f) e RdsOn per capire dove / come si verifica la migliore risonanza Q = bassa quando si commuta con la serie RL e shunt C oltre ai rapporti di perdita di carico / sorgente.Quindi è possibile ottenere prestazioni più vicine al "filtro adattato all'impedenza", altrimenti perdite di suoneria.Un nomografo RLC accelera questa comprensione per Q e L e Coss, filtro Shunt Crf.Anche le perle di ferrite aiutano.I doppini intrecciati hanno anche un'impedenza e aiutano a ridurre l'EMI.
bobflux
2017-05-22 23:19:19 UTC
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Aggiungendo un po 'alle altre risposte ...

Se il tuo motore assorbe 2 A nominali, assorbirà molto di più quando è bloccato / in stallo / in avviamento. Non sarebbe irragionevole aspettarsi 10A in uno stallo. I motori CC con spazzole hanno tonnellate o coppia ma il prezzo è corrente elevata.

Ora, questo è un problema, poiché i FET ad alto RdsON ridurranno la coppia (riducendo la corrente disponibile) ma dissiperanno anche molta potenza all'avvio o allo stallo del motore.

Poiché il tuo PWM sarà lento secondo i moderni standard dei convertitori di commutazione (come 25 kHz, non 250k) non hai bisogno di velocità di commutazione allo stato dell'arte, quindi puoi usare FET più grandi (cioè più lenti, ma meno RdsON) rispetto a un DCDC a commutazione molto più veloce.

Poiché la tua tensione è bassa, troverai facilmente FET con un RdsON inferiore a 10 mOhm, che risolveranno il tuo problema.

Nota che il tuo schema NMOS / PMOS richiede driver adeguati ... e tempi morti a prova di proiettile! Non cambiare entrambi i FET contemporaneamente!

Se vuoi andare all-NMOS, ci sono driver bridge integrati che guideranno i tuoi 4 NMOS, con pompa di carica a bordo per generare la tensione di gate e ... limitazione di corrente ... caso in cui un cacciavite si trovi tra i terminali di uscita ...

Ci sono anche chip H-Bridge integrati più robusti.

L9958 DRV8829

Giusto, tempo morto!Anche da un corretto gate driver.
@peufeu Grazie.Ho eseguito questo motore con un pwm fatto in casa e 1 mosfet 55v 29A.Funziona a freddo anche dopo aver avviato / arrestato l'abuso per mezz'ora.Molto probabilmente investirò in un driver MOSFET, ma mi piace una sfida (anche se fuma).Domanda.Vedo che tutti i canali p disponibili nel mio negozio con specifiche simili hanno ancora Rdson, gate charge, ecc. Più alti. Sarebbe sciocco mettere la corrente pwm sul canale n corrispondente e solo commutare il canale p su logico basso per la duratadi attivazione motoria?Questo aiuterebbe ad alleviare i tempi di commutazione non sincronizzati o sono solo fuori a pranzo?
Bene, in questo schema entrambi i MOS superiori sono il canale P, quindi se vuoi inviare corrente al motore, uno di loro deve essere acceso ... I PMOS sono peggiori di NMOS a causa della fisica, non si avvicineranno mai, anche se in questi giorni NMOSsono così incredibilmente buoni che anche un PMOS inferiore può fare il lavoro ...


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