Question:
Chute de tension MOSFET pont en H
Archaeus
2017-05-22 07:44:18 UTC
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Après avoir réalisé que la sortie du l293d ne suffirait pas et que la chute de tension du l298 est assez élevée, je pense qu'apprendre à construire un simple pont en H adapté serait bénéfique.Avant de commencer les tests, ai-je raison de supposer que la chute de tension du circuit ci-dessous serait calculée par les fiches techniques Rds (On) de chaque mosfet dans le chemin haut / bas multiplié par le courant de source de drain?Si tel est le cas, une paire de canaux n / p théorique avec Rdson .4ohms avec 2A serait une chute de .8V.Arrondir à 1V.Y a-t-il d'autres facteurs évidents que j'ignore qui pourraient affecter la chute de tension disponible pour le moteur en plus des caractéristiques thermiques?Merci enter image description here

Les rapports d'impédance sont essentiels pour des vitesses et une efficacité de balayage rapides.Considérez que le moteur Rg / RdsOn / DCR (moteur) rend chaque rapport de courant élevé d'environ 100. Sinon, ajoutez plus d'étages.le courant élevé doit entraîner la charge Ciss sur la porte à des vitesses de balayage rapides et l'étage de sortie doit entraîner le DCR en démarrant le moteur, avec un courant de charge nominal 10x.Donc, ce que je dis, c'est d'utiliser un rapport d'impédance de commutation de 100 (à 200)
Merci d'avoir indiqué des conseils concernant les rapports d'impédance.Je vais déplacer l'étude dans ce domaine pour une meilleure compréhension.
Cinq réponses:
#1
+7
Gregory Kornblum
2017-05-22 08:45:28 UTC
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N'utilisez pas de résistances !!!Il existe des pilotes de porte pour cela.Conduire une porte prend parfois un 5A, doit certainement être fait rapidement, pas à travers un filtre RC (C est la porte).Sinon, vous ne pouvez pas faire PWM et si vous changez simplement, vous risquez de brûler un MOSFET par la chaleur.

Le danger dépend entièrement de la charge, du Vdd et de la taille relative du mosfet.Si Vdd est petit, vous pouvez prendre votre temps
Sûr.Mais en général, c'est une mauvaise idée d'utiliser une résistance.Peut-être un petit si vous n'utilisez pas la première commutation.Mais à Hbridge ...
(désolé, mon commentaire précédent n'était pas complet) Le danger dépend entièrement de la charge, du Vdd et de la taille relative du mosfet.Si Vdd est petit, vous pouvez prendre votre temps pour l'allumer.De même, si la charge est faible (haute impédance), vous pouvez prendre beaucoup de temps.C'est généralement lorsque la charge est à très faible résistance et que le rail est très élevé que le temps d'activation devient un problème.S'ils travaillent avec un L293, je ne pense pas que nous parlions d'un contrôleur de moteur haute performance.
Évidemment, s'ils fabriquaient un moteur d'entraînement performant, ils auraient un spécialiste pour ce genre de questions.Pourtant, si son courant est de 2A et sa tension de 24V, la puissance du MOSFET peut atteindre 25W pendant le temps qu'il faut pour l'ouvrir.Eh bien ... Même un seul événement comme celui-ci, s'il dure plusieurs millisecondes, le tuerait.Sans parler de PWM à nouveau.Il peut s'agir d'un variateur de puissance à faible coût, mais il fonctionnera toujours à une certaine fréquence.
Avec pwm et une résistance de grille de 100 ohms, le moteur fonctionne doucement et refroidit à travers 1 MOSFET.L'ajout d'un autre canal p au chemin me préoccupe, car ceux disponibles localement sont similaires mais ont un Rdson plus élevé.Le chauffeur de porte est définitivement un essai au premier signe de problème.Ce n'est certainement pas un contrôleur haute performance.Merci
Quelle est la charge?Quelle est la fréquence?Plus important encore, touchez le MOSFET, assurez-vous qu'il n'est pas chaud.J'ai eu un client qui a surchauffé des MOSFET avec des résistances 10R.Ils ne croyaient pas que cela pouvait être la raison avant de les court-circuiter.
Comprendre le transformateur d'impédance racine carrée et l'adaptation conjuguée est essentiel pour l'optimisation entre le commutateur et la charge.Sinon, les reflets augmentent.C'est un compromis entre l'appariement Z et l'efficacité.pour une augmentation de chaleur minimale en utilisant les fréquences de temps de montée pour l'analyse avec les pertes de conduction CC au démarrage du moteur.
@GregoryKornblum cette réponse ne répond pas vraiment à la question.
Il y a beaucoup de réponses à sa question.Mais tous manquent de résistances sur la porte.Préférez-vous que je m'assoie et que je me taise?
Eh bien, dans des conditions simples avec une charge constante (comme une résistance), la perte de puissance dominante dans le mosfet provient de Rds.La puissance dissipée est V ^ 2 / Rds, de sorte que lorsque le mosfet s'allume, Rds est grande et la puissance dissipée est petite.Ainsi, la perte de puissance de crête est plus proche du moment où nous arrivons à Rds (on) lorsque les courants deviennent grands et la résistance devient petite.Je ne commence vraiment à me soucier de l'heure de commutation que lorsque je sais que l'heure de «marche» ou «d'arrêt» commence à représenter un pourcentage significatif de ma période de commutation.Sinon, Rds (on) sera beaucoup plus dominant dans la consommation d'énergie.
J'ajouterai que dans les échelons supérieurs de la conception du pont en H, j'avais en fait besoin d'ajouter des résistances en série aux portes des mosfets pour ralentir la vitesse de commutation afin de réduire la sonnerie et toutes les émissions de bruit EM à haute énergie qui viennent avec des bords rapides.
Cela se fait par une bonne disposition (sur grille de grille) et des filtres ferrites / condensateurs sur phase moteur ...
#2
+5
kkemper
2017-05-22 08:05:17 UTC
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Vous avez raison sur les chutes de tension dans les mosfets.Le seul autre facteur majeur serait votre alimentation (Vdd) et sa capacité à fournir le courant sans chute (par exemple si le fil entre le pont et l'alimentation est long et / ou petit).L'autre chose à laquelle il faut faire attention lors de l'utilisation du Rds (On) de la fiche technique est la tension de grille (Vgs) à laquelle Rds (On) est spécifié.Si le Vgs est suffisamment différent (c'est-à-dire le Vgs = 10V et que vous allez le conduire avec 5V), vous devriez regarder les courbes pour voir à peu près ce que vous obtiendrez pour cette tension de grille.

De plus, la plupart des MOSFETS ont des diodes intégrées (appelées diodes corporelles), donc l'ajout de diodes Schottky supplémentaires n'est généralement pas nécessaire.

La diode de corps des MOSFET varie de lente et prend une éternité à «arracher» les porteurs majoritaires du substrat à l'état de la technique.Cependant, si le Vdd est suffisamment bas pour permettre à Schottky en premier lieu, j'opterais toujours pour des Shottkys parallèles pour avoir un Vf inférieur et éviter ainsi de pousser le courant à travers les diodes du corps en premier lieu et ainsi potentiellement éviter tout problème qui pourrait conduire àA l'avenir.Si vous n'en avez pas besoin, laissez-les démontés plus tard.
Je garderai cela à l'esprit. À votre santé.
J'ai arrêté d'utiliser des diodes supplémentaires depuis un certain temps maintenant sans problème.Cependant, j'utilise toujours un grand téléviseur rapide en parallèle avec mes ponts pour fixer le rail à un niveau sûr pour les mosfets max Vds.Ceci est important si jamais votre moteur fera un travail négatif.Un travail négatif se produit lorsque vous vous déplacez dans la direction opposée du couple appliqué et se produira chaque fois que vous essayez d'inverser la direction du moteur.
#3
+5
Jeroen3
2017-05-22 11:00:12 UTC
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Comme vous avez le schéma maintenant, vous aurez des pertes de commutation élevées. Les choses à considérer sont:

  • Gate driving. Vous ne voulez pas que le mosfet reste dans une région linéaire avec un Rdson élevé plus longtemps que nécessaire. Surtout si vous souhaitez appliquer PWM sur la porte.
    Vous voulez PWM le courant, pas la tension de grille. Utilisez des pilotes de porte, par exemple: MC33883.
    Les résistances autour des portes dans votre diagramme actuel ralentiront le temps de commutation.

  • back-EMF du moteur. Lorsque vous coupez le courant du moteur, du courant sortira du moteur en raison de l'inductance et des propriétés magnétiques du moteur. Lorsque ce courant n'a nulle part où aller, il créera une haute tension capable de détruire les mosfets.
    Pour gérer cela, vous pouvez compter sur la diode interne du corps du mosfet. Mais si vous avez affaire à un gros moteur, des diodes supplémentaires peuvent être nécessaires.
    Remarque: les mosfets échouent en court-circuit.

  • Heat, les mosfets deviendront chauds ou chauds. Vous regardez 2A avec une chute de 1V, soit 2 Watts. N'oubliez pas le courant de la diode corporelle dans le calcul de la chaleur. Assurez-vous de ne pas faire frire les mosfets.

Un avantage de l'utilisation des pilotes de porte est qu'ils ont souvent des pompes de charge vous permettant d'utiliser uniquement des canaux N. Qui ont un meilleur Rdson == moins de chaleur.

J'ai testé le moteur avec hex Schmitt pwm et un MOSFET.J'ai eu des problèmes de surchauffe au début, mais je les ai résolus.Il fonctionne bien et cool.L'ajout d'un canal p au mix avec un Rdson légèrement plus élevé peut introduire de nouveaux problèmes.Je pourrais envisager de choisir un conducteur de porte pour éliminer les barrages routiers.Merci.
#4
+3
Marko Buršič
2017-05-22 13:53:31 UTC
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N'installez pas le condensateur EMI, sauf si vous installez une self supplémentaire en sortie.Avec le condensateur installé, beaucoup de courant alternatif (commutation PWM) le traversera.Le condensateur, que vous mentionnez, est destiné à la suppression des interférences électromagnétiques dues au courant du rotor commuté par balais alimenté par une tension continue, déjà filtré et lisse.

Cependant, vous pouvez utiliser le condensateur EMI, si vous mettez une inductance / self en série qui bloquera le courant alternatif.Une self qui, à une fréquence PWM donnée, a la réactance produisant du cca.Une chute de tension de 1% à 2% suffit.

Heureux que vous ayez souligné cela avec une explication solide.De toute façon, je n'avais pas l'intention d'utiliser le capuchon dans ce schéma.À votre santé
Ce qui précède est extrêmement important et inclut les rapports d'impédance de Z (f) et RdsOn pour comprendre où / comment le meilleur faible Q = résonance se produit lors de la commutation avec les séries RL et shunt C en plus des rapports de perte de charge / source.Ensuite, vous pouvez obtenir des performances plus proches du «filtre adapté à l'impédance», sinon des pertes de sonnerie.Un nomographe RLC accélère cette compréhension pour Q et L, et Coss, shunt Crf filter.Les billes de ferrite aident également.Les paires torsadées ont également une impédance et aident à réduire les EMI.
#5
+2
bobflux
2017-05-22 23:19:19 UTC
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Ajout d'un peu aux autres réponses ...

Si votre moteur consomme 2A en valeur nominale, il en tirera beaucoup plus lorsqu'il est bloqué / calé / au démarrage. Il ne serait pas déraisonnable d'attendre 10A dans un décrochage. Les moteurs CC à balais ont des tonnes ou un couple, mais le prix est un courant de courant élevé.

Maintenant, c'est un problème, car les FET à RdsON élevé réduiront votre couple (en réduisant le courant disponible) mais dissiperont également beaucoup de puissance lors des démarrages ou des calages du moteur.

Étant donné que votre PWM sera lent par rapport aux normes de conversion de commutation modernes (comme 25 kHz, pas 250k), vous n'avez pas besoin d'une vitesse de commutation de pointe, vous pouvez donc utiliser des FET plus gros (c'est-à-dire plus lents, mais moins RdsON) que dans un DCDC de commutation beaucoup plus rapide.

Comme votre tension est faible, vous trouverez facilement des FET avec un RdsON inférieur à 10 mOhm, ce qui résoudra votre problème.

Notez que votre schéma NMOS / PMOS nécessite des pilotes appropriés ... et un temps mort à l'épreuve des balles! Ne changez pas les deux FET en même temps!

Si vous voulez aller tout-NMOS, il existe des pilotes de pont intégrés qui piloteront votre 4 NMOS, avec une pompe de charge intégrée pour générer la tension de grille, et ... une limitation de courant ... toujours agréable d'avoir une limitation de courant dans cas un tournevis se retrouve à travers les bornes de sortie ...

Il existe également des chips H-Bridge intégrées plus robustes.

L9958 DRV8829

Bon, temps mort!Aussi par le bon conducteur de porte.
@peufeu Merci.J'ai fait fonctionner ce moteur avec un pwm fait maison et 1 mosfet 55v 29A.Fonctionne à froid même après avoir démarré / arrêté un abus pendant une demi-heureJ'investirai très probablement dans un pilote MOSFET, mais j'aime les défis (même s'il fume).Question.Je vois que tous les canaux p disponibles dans ma boutique avec des spécifications similaires ont toujours un Rdson plus élevé, une charge de porte, etc. Serait-il stupide de mettre le courant pwm sur le canal n correspondant et de ne basculer que le canal p en logique basse pour la duréed'activation du moteur?Cela aiderait-il à réduire les temps de commutation désynchronisés ou suis-je juste sorti pour déjeuner?
Eh bien, dans ce schéma, les deux meilleurs MOS sont des canaux P, donc si vous voulez envoyer du courant dans le moteur, l'un d'eux doit être allumé ... Les PMOS sont pires que les NMOS en raison de la physique, ils ne se rapprochent jamais, bien que ces jours-ci NMOSsont si incroyablement bons que même un PMOS inférieur peut faire le travail aussi ...


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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