Sterowanie silnikiem DC 14V 0,5kW PWM MOSFET

Wykonałem mikroprocesorowy sterownik silnika do łodzi (fabrycznego). Mam jednak z nim problem - uszkadza się driver stopnia mocy.
Driver jest sterowany w standardzie TTL (z uK ATMega8), przebiegiem PWM o częstotliwości 24kHz (phase-correct PWM). Próbowałem zamiast tego dyskretnego drivera na tranzystorach używać układu TC426, niestety przy minimalnym obciążeniu silnika układ się uszkadza (ale tylko jeśli sterowane są obydwa tranzystory wyjściowe). W TC426 uszkadza się "dół", tj. MOSFETy/silnik pozostaje na stałe załączone/y, natomiast w "moim" driverku uszkadza się "góra" i MOSFETy nie są w pełni wysterowane.



Mam też problem ze stabilnością procesora, zakłócenia od PWM są tak duże, że przy dużym obciążeniu silnika i szybkiej zmianie wypełnienia sygnału procesor zawiesza się (czasem na wyjściu pojawiają się przebiegi w. cz., co zapewne może mieć związek z uszkadzaniem się drivera).

Rl to oczywiście obciążenie - silnik.

Czy da się w prosty sposób zmniejszyć poziom zakłóceń generowanych przez ten driver, bez znaczącego zwiększenia strat w tranzystorach kluczujących (bo mogę dodać szeregowo z bramkami tych tranzystorów rezystory 50R i jest prawie idealnie, ale tranzystory się zaczynają grzać).

No ok, ale to ten "mój" driverek jest lepszy bo tańszy i ma małą rezystancję wyjściową, Ty nie dość, ze używasz wzmacniacza AB audio to jeszcze dajesz szeregowo rezystor 50R, to znacznie wydłuża czas ładowania bramki, w tym driverze tranzystorowym, też mogę to zrobić, poza tym ja używam "nieco" mocniejszych tranzystorów IRFP044 iż Twój BUZ11, a cały układ pracuje ze znacznie wyższą częstotliwością niż 1kHz.

Mam wątpliwości co do poprawności podłączenia dwódiody Shottkyego - obie diody podłączyłem równolegle. Nie wiem też czy lepiej połączyć bramki obydwu tranzystorów mocy czy sterować każdy z nich niezależnym driverem (wszystkie drivery są sterowane z jednego pinu uK).

Cześć .
A czy nie można uprościć tej końcówki do minimum bo jak dla mnie połowa jest zbyteczna:) ale to moja opinia:p

W sensie, że tylko jeden tranzystor kluczyjący - można ale wzrosną straty.

Też ale nie dokładnie tutaj 2 tranzystory maja jedno sterowanie,
ale są sterowane oddzielnie co powoduje przy zmiennych parametrach "części (tolerancje)" jednak nie symetryczną pracę.
Ja zastosował bym klasyczny układ który stosuje sam do sterowania silnikami obcowzbudnymi (ok.35A).
Nad diodami d2a,d2b też bym się zastanowił.
Jak dla mnie układ jest nieco "przekombinowany" Ale to moje zdanie.

P.s miałem na początku miałem problem podobny - uszkadzanie sie tranzystorów najpierw gdy były wysterowane prawie na "max" po drobnych modyfikacjach zaczęły uszkadzać sie gdy były wysterowane więcej niż połowa i spadało do prawie zera sterowanie. ostatecznie układ działa juz ponad rok i się "spełnia"

Ugs musi być min 10V, bo tylko takie zapewne pełne otwarcie tranzystora, przy prądach rzędu 25-30A. Sterownie TTL powoduje radykalny wzrost strat w tych tranzystorach.

Co masz na myśli, że byś się zastanowił nad diodami, w tym układzie muszą być, bez nich nie da się sterować obciążeniem indukcyjnym.

Nie mowie że ma ich nie być tylko nad typem jaki ma być i parametrami:) jak dla mnie powinna być ultra fast zwykła.



Spróbuj tego rozwiązania proste ale sprawdzone. jest tam mała pomyłka ale domyślisz się gdzie:)

...ale ten układ rozładowuje bramkę MOSFETa jedynie przez rezystor, to oznacza albo duże straty w driverze albo długie czasy przełączania bramki. Tranzystory których używam mają pojemność bramki rzędu 1,5nF.

Dioda mogłaby być zwykła szybka - ale podaj jakiś typ... ja nic lepszego nie znalazłem. Nie znam też szczegółów sposobu dobierania takich diod, z tego co się dowiedziałem, powinna być nie wolniejsza od tranzystora i na taki prąd i napięcie jakie są parametry obciążenia, w tym układzie ta dioda ewidentnie "bruździ" bo w momencie przełączania są na niej potężne "piki" prądowe.

Podłącz grzałkę (np. czajnik 2000W - przy 12V będzie mniej, czajnik z wodą) i zaobserwuj temperatury tranzystorów jak się grzeją to znaczy że problem masz w złym przełączaniu tranzystorów (najczęściej). Jeśli z grzałką jest dobrze, to uszkodzenia powstają z innych przyczyn, najprawdopodobniej z przepięć.

Grzałka czajnika 2kW/230V na 14V będzie miała moc ok 7,5W... testy robiłem na żarówce H4 50+60W i było ok. Ale na testach z silnikiem bez obciążenia też było ok, jak z tym pływałem to też działało, ale do czasu.

Jeśli przyjąć, że driver jest ok, tylko uszkadza się bo układ się wzbudza (pojawia się przebieg zegarowy na wyjściu) to jak najlepiej odfiltrować napięcie dla uK? jeśli zasilę go osobnym przewodem z akumulatora to jest super, ale chciałbym uniknąć plątaniny kabli w łódce.

Przed stabilizatorem jest cewka/dławik w postaci kilkunastu zwojów DNE 0,8mm, poza tym są jeszcze filtry EMI (ferrite bead) w wersji SMD (z jakiegoś CD ROMu).

Nie wiem skąd ci wyszło te 7,5W. Jeśli już przyjąć 230 skutecznego i przeliczyć na 14V to 125W (proporcjonalnie 16x mniej). Ale chodziło o generalną zasadę podłączenia dużego obciążenia rezystancyjnego aby sprawdzić czy to przeciążeniowa usterka (prądy) czy wynik przepięć (napięcia). Zaekranuj na wszelki przypadek moduł sterownika. Duży, szybki kondensator na zasilaniu. Optyczne odseparowanie sterowania. Zasilanie dużej mocy nie ciągnij w pobliżu sterownika (i absolutnie nie przez sterownik). Zresztą takie porady są uniwersalne i wszędzie jest ich pełno. Dopóki nie dojdziesz przyczyny to szukanie po omacku. Ważne abyś sprawdził przebieg napięcia/prądu oscyloskopem na dużym rezystancyjnym obciążeniu (nachylenie zboczy itp.).

P=U*I
U=I*R
R=U/I=U*(U/P)=U^2/P=230^2/2000=26,45 Ohm - rezystancja grzałki
P=U*I=U*(U/R)=U^2/R=14^2/26,45=7,4 W - moc wydzielona na grzałce przy napięciu 14V

Albo wprost P'=P*(U'/U)^2 => 2000*(14/230)^2=7,4 W, bo:
P'=U'^2/R=U'^2/(U^2/P)=P*(U'^2/U^2)=P*(U'/U)^2

Separacji galwanicznej nie ma, bo trudno dostać tak szybkie optoelementy, a na transformatorki separujące nie ma miejsca. Sterownik jest zasilany z 5V przez stabilizator, driver i klucze są zasilane wprost z akumulatora.

Mniejsza o tą moc - chodziło generalnie o inny fakt - testowanie na innych typach obciążeń - rezystancyjne/indukcyjne.
Rozumiem że zasilanie do sterownika ciągniesz niezależnymi kablami?

No właśnie nie - od akumulatora do płytki sterownika idą tylko 2 grube przewody, które wchodzą na płytkę i ścieżki się rozchodzą na stopień mocy i stopień sterujący, ale w taki sposób, żeby spadki napięć na ścieżkach na wpływały na stopień sterujący - czyli rozchodzą się bezpośrednio przy punktach lutowniczych gdzie są wlutowane przewody.

Witam.

tzok wrote:

Mam też problem ze stabilnością procesora, zakłócenia od PWM są tak duże, że przy dużym obciążeniu silnika i szybkiej zmianie wypełnienia sygnału procesor zawiesza się (czasem na wyjściu pojawiają się przebiegi w. cz., co zapewne może mieć związek z uszkadzaniem się drivera).

Prawdopodobnie źle poprowadzona masa jest.
Jak możesz to wrzuć zdjęcie płytki (ścieżek).
Może warto zastosować osobne zasilanie na stopień sterujący i stopień mocy. Oczywiście na razie na próby.

To prototyp, ścieżki od końcówki się przepaliły się zaraz na początku, teraz są podłączone dość grubymi przewodami, wprost do tranzystorów (wszystkie ścieżki stopnia mocy są zmostkowane przewodami).

Zdjęcia nie mogę w tej chwili zamieścić, bo układ jest w domu a ja w akademiku

Co masz na myśli pisząc osobne zasilanie? Osobny akumulator? Nierealne. Poprawię jeszcze prowadzenie mas, choć wydaje mi się ok.

To jak będziesz miał okazje to wrzuć zdjęcie ścieżek.
Prowadzenie masy w takich układach może być kluczowe.

tzok wrote:

...które wchodzą na płytkę i ścieżki się rozchodzą na stopień mocy i stopień sterujący,

Chodzi mi o to aby na próbę zasilić osobno stopień sterujący i osobno stopień mocy.
Z zasilacza można zasilić stopień sterujący, a z akumulatora stopień mocy.
Jaki używasz akumulator?
Rl to silnik.
Widzę, że na schemacie są dwie diody D2a i D2b, zabezpieczenie stopnia mocy przed napięciami, które indukują się na uzwojeniach silnika.
A może warto też zastosować kondensator równoległy do silnika (mniejszy poziom zakłóceń).

Nie mam doświadczenia w zasilaniu impulsowym odbiorników indukcyjnych.
Akumulator kwasowy trakcyjny 12V/80Ah
Zasilanie nawet z tego samego akumulatora ale osobnymi przewodami eliminuje zawieszanie się procesora (na tyle na ile byłem to w stanie sprawdzić w wiadrze z wodą...), ale to nie jest dla mnie najlepsze rozwiązanie. Oryginalnie silniki MinnKoty Maxxum mają cieńsze przewody niż ja dałem i jakoś działają (fakt, że nie są na ATMega8 tylko na tej kostce co stare zasilacze AT, nie pamiętam oznaczenia, poprzednik TL494). Ja użyłem przewodów głośnikowych o średnicy ok. 30% większej od oryginalnych.

Tak Rl na schemacie w pierwszym poście to silnik.

dioda to np. BYW77P (BYW78) sam stosuje właśnie te sprawdzają sie dobrze.
przetestowałem na moim układzie:
Jeśli zakładam np MBR3045 układ zachowuje sie dziwnie - przy wolnym dodawaniu obrotów nagle staje i rusza na nowo lub są inne dziwne zachowania.

Dokładnie mam takie objawy, albo zaczyna szarpać silnikiem albo na chwilę się zatrzymuje a potem rusza na 100%.

Niestety w/w diody są nieosiągalne w Nowym Elektroniku ani w TME.

tu tylko chodzi o czas jaki maja nie koniecznie o typ napisałem tak tylko by była nota katalogowa do znalezienia ..... Diody te są zastosowane w płytach jazdy w widlakach przez sthila i nie tylko wiec idąc tym tropem sam je stosuje:) lub o podobnych parametrach:) Tme na zamówienie sprowadza je bo zamawiałem w Łodzi.


p.s
Może się mylę ale nadaj zdaje mi się że problem jest w niesymetrycznym sterowaniu mosfetów. przetestuj mając tylko jednego sterowanego.

Z jednym jest ok, ale pierwotnie był jeden driver na dwa mosfety i tez były problemy. Ewentualne późniejsze włączenie lub wyłączenie jednego z mosfetów nie powinno mieć większego znaczenia, to nie jest układ przeciwsobny.

BYV42E na tej tez dziala ok

i jak pomogła wymiana diody??

Na razie nie kupiłem odpowiedniej diody, poza tym trochę za zimno na testy na wodzie...