Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach

ADI-mistrzu 12 Wrz 2009 14:45 7099 20
  • #1 12 Wrz 2009 14:45
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  

    Witam!

    Ostatnio postanowiłem dokończyć projekty które kiedyś rozpocząłem i nie skończyłem do dziś.
    Teraz padła kolej na sterownik do silników 3 fazowych, np. typu tych które znajdują się w dyskach twardych (tylko mój jest nieco większy).
    Obecnie układ pracował na takim schemacie:
    Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach

    Ale problem z nim jest z kiepsko sterowanymi mosfetami, sporo ciepła wydzielają.
    Więc przyszedł czas na zastanowieniem się nad driverem do nich.
    Przejrzałem sporo różnych forum, szukałem jakiś aplikacji i trochę poznajdywałem.
    Ze scalaków to najpopularniejsza jest seria IR21** ale wcale nie jest mi ją łatwo zdobyć (nie mówię o zamawianiu przez neta np. z TME). Z dostępnością z innymi jest podobne, tym bardziej że mnie interesują tylko te w SMD.

    Więc padło na zmontowanie drivera własnoręcznie. Przejrzałem elektrodę i nie znalazłem konkretnego przykładu sterownika, więc postanowiłem sam coś zmontować.
    Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach
    Jest to driver do jednej pary mosfetów, proszę nimi się nie sugerować, w oryginale siedzą tam MTP75N03HL które są z serii IRL o max. napięciu bramki 10V.
    Ogółem idea tego jest taka, że po podaniu sygnału na wejście inwertera, otworzy się górny mosfet a dolny zatka, zaś po podaniu 0, górny się zatka a dolny się otworzy.

    Obecnie przy zasilaniu silnika 12V pobiera prąd rzędu 4,5A, przy czym mosfety po chwili są bardzo gorące.

    Prosił bym o opinie co do schematu i ewentualnie co jest w nim źle lub można poprawić.

    Pozdrawiam

    0 20
  • #2 12 Wrz 2009 19:12
    Dar.El
    Poziom 40  

    Witam
    Brak czasu martwego, w czasie przełączania oba mosfety przewodzą.

    0
  • #3 12 Wrz 2009 19:34
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  

    Hm.. jak można się pozbyć tego problemu że przez chwilę obydwa mosfety jednocześnie pracują ?
    Próbowałem jakoś coś z tym wymyślić i zrobiłem coś takiego:
    Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach
    Ale nie wiem czy przypadkiem głupota z tego nie wyszła...
    W dolnym driverze zamieniłem na końcu tranzystory miejscami, tranzystor pierwszy wstawiłem jak w górnym driverze i odniosłem się do napięcia na bramce górnego mosfetu, puki tam jest, tak długo dolny ma być zatkany.

    0
  • #4 12 Wrz 2009 22:22
    mreq
    Poziom 21  

    Cały kłopot z górnym mosfetem jest taki, że musisz mu dać te 9 - 12V więcej niż na źródle, a ja tego tu nie widze :|

    Tranzystory T22 i 23 są źle połączone - beda stanowić zwarcie połącz jak te wyżej albo zastosować gotowca typu IR2101 itp.

    0
  • #5 12 Wrz 2009 22:37
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  

    Dlaczego więcej ? Przecież ten mosfet (bo pisałem wcześniej że ten na schemacie jest poglądowy) to MTP75N03HL a on max napięcie na bramie 10V.
    Standardowo gdy górny jest otwarty, to gdzie indziej górny jest zatkany a dolny otwarty, dzięki czemu mam chyba różnicę tych 9V względem masy ? (przechodząc przez cewki silnika)

    Co do IR2101, jak pisałem wcześniej z chęcią bym zastosował, gdybym tylko namierzył jakiś sklep w okolicy który je sprzedaje, wysyłka nie wchodzi w grę.

    Tylko jak wrócę do poprzedniego stanu to jestem w punkcie wyjścia, czyli jak pisał kolega Dar.El, brak czasu martwego.

    0
  • #7 12 Wrz 2009 23:57
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  

    Kurcze faktycznie... musiał bym wsadzić jakąś przetwornicę wtedy nawet na NE555, ale chyba łatwiej będzie po prostu wstawić zamiast górnego z kanałem N to z kanałem P.

    Ale pokombinowałem jeszcze trochę z tym i ja zrobiłem coś takiego:
    Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach
    Dałem w dolnym driverze jeszcze tylko inwerter.

    Myślę jeszcze co zrobić aby opóźnić startowanie mosfetów, może wstawić w szereg kondensator o niewielkiej pojemności ? Powinno to chyba dać czas drugiemu na zatkanie się.

    0
  • #8 13 Wrz 2009 00:13
    mreq
    Poziom 21  

    Dolny mosfet zasilałem driverem z 9V po to żeby nie spalić mosfeta dlatego w górnym musiałem dołożyć zenerkę.

    Moja propozycja:
    Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach

    a co do tych opóźniaczy na wejściu to dodaj diody żeby opóźnienie było tylko przy włączaniu, a przy wyłączaniu nie ( inaczej nie ma to sensu )

    bramki ze Schmittem ( 40106 )
    Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach

    0
  • #9 13 Wrz 2009 17:43
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  

    Zrobiłem na symulatorze (CircuitMaker) ten układ podany przez Ciebie i generalnie dobrze chodzi, tylko górny driver trochę jak by szumiał, dziwnie chodził, nie otwierał się do końca.
    Ale to chyba był bardziej błąd programu.
    No ale, dopiero teraz zauważyłem że to wszystko powinno działać odwrotnie, czyli gdy nadejdzie sygnał z układu, górny mosfet się zatyka a dolny otwiera.

    Bazując na Twoim schemacie trochę poprzestawiałem to i wyszło coś takiego:
    Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach
    Chodź na symulatorze górny driver nie chodzi :? Już na kolektorze Q3 niema przebiegu, więc chyba niema co się nim wzorować.

    Sprawdził bym to na oscyloskopie, ale na razie nie mogę bo jest uszkodzony.

    Pozdrawiam

    0
  • #10 13 Wrz 2009 19:00
    Dar.El
    Poziom 40  

    Jeżeli ma to być sterownik w którym cały czas będzie PWM (brak sterowania stałoprądowego), wystarczy zrobić boot-strap do zasilania górnego tranzystora. Małe opóźnienia można też uzyskać stosując diody i rezystory przy sterowaniu bramek.

    0
  • #11 13 Wrz 2009 19:49
    mreq
    Poziom 21  

    Twój schemat wygląda generalnie ok ale zrobiłbym dwie zmiany: usunąłbym R9 i dodał rezystor E Q2 do DZ, a E Q4 bezpośrednio do DZ ( jeśli mosfet dopiero się włącza potencjał źródła może być bliski zera i jak się już bramka naładuje i zacznie przewodzić DZ to trzeba ograniczyć prąd - mogę się mylić ale lepiej się zabezpieczyć :) )

    Edit:
    oprócz tego R4 dubluje funkcje Q3 można go usunąć, tak samo wywaliłbym R3 i R7.

    0
  • #12 13 Wrz 2009 23:56
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  

    Powiem szczerze że z bootstrap'em nie miałem dotychczas za wiele wspólnego, dziś dopiero dowiedziałem się głębiej na czym to polega.
    Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach
    Dobrze pojąłem jego istotę ?
    W czasie gdy jest otwarty dolny mosfet następuje ładowanie kondensatora C3, którego ładunek następnie wykorzystujemy do otwarcia górnego mosfety.

    0
  • #13 14 Wrz 2009 08:34
    Dar.El
    Poziom 40  

    Dobrze zrozumiałeś. Rezystor R3 będzie powodował przekroczenie napięcia wstecznego Ube Q4, w najgorszym przypadku może dojść do uszkodzenia tego tranzystora.

    0
  • #14 14 Wrz 2009 18:08
    mreq
    Poziom 21  

    Jak dałeś bootstrapa to R3 jest już niepotrzebny :)

    0
  • #15 24 Wrz 2009 18:18
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  

    Mam jeszcze jedną wątpliwość, czy dioda zenera D1 nie będzie powodować przypadkiem efektu samo podtrzymania ?

    Pozdrawiam

    0
  • #16 27 Wrz 2009 08:37
    mreq
    Poziom 21  

    ADI-mistrzu napisał:
    Mam jeszcze jedną wątpliwość, czy dioda zenera D1 nie będzie powodować przypadkiem efektu samo podtrzymania ?


    Zenerka ogranicza tylko napięcie Ugs i nic poza tym.
    Ale jest inny problem jeśli Q1 i Q8 są wyłączone a napięcie na wyjściu to Q3 i 4 jest załączony ale nie ma tam ograniczenia prądu...

    0
  • #17 27 Wrz 2009 10:16
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  

    Trochę chaotycznie napisałeś, chodzi o to, że gdy obydwa mosfety są wyłączone (Q1 i Q8 ) to na wyjściu czyli pomiędzy mosfetami napięcie jakie panuje pochodzi z załączonego Q4 ?
    Ograniczenie na bramce Q4 płynie chyba z opornika R5 a jego emiter ograniczenia raczej nie potrzebuje chyba.

    0
  • #18 28 Wrz 2009 21:05
    mreq
    Poziom 21  

    Wydaje mi się, że ta wersja chyba jest najlepsza

    Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach

    zmiany to Q6 i 7 źródło prądowe do sterowania Q8 (zamiast rezystora niezależnie od napięcia na emiterze Q8 taki sam prąd nim steruje ) - źródło jest blokowane Q5, R6 nie leci do masy tylko do wyjścia.
    Dolna część bez większych zmian.

    Do sterowania pełnym mostkiem 3f potrzebujesz 6 linii nie da się uprościć do 3 !!!
    Pwm podłączasz tylko do dolnych kluczy.

    I to chyba na tyle :D

    1
  • #19 29 Wrz 2009 12:18
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  

    O co chodzi z liniami ? Tzn 6 par mosfetów ? Dlaczego ?
    I PWM dlaczego do dolnego ? Od dolnego silnie zależy bootstrap, więc przy małym wypełnieniu może być problem z otwarcie górnego mosfeta.

    0
  • #20 29 Wrz 2009 16:55
    mreq
    Poziom 21  

    http://www.townbiz.com/animations/2-pole_bldc.html

    masz 3 półmostki i są w stanie Hi, Lo, Off
    Driver do sterownika silnika 3 fazowego na MOSFET'ach
    - a nie jak w pierwszym schemacie tylko hi i low

    PWM tylko do dolnych właśnie przez bootstrap - gdybyś podłączył pwma też do górnych tranzystorów rozładujesz kondensator bootstrapa ( kondensator bootstrapa ładuje się wtedy kiedy masz na wyjściu Lo )

    0
  • #21 26 Lut 2010 21:10
    zbyszek_kn
    Poziom 10  

    najlepiej zastosować separatory optyczne i każde oczko mosfeta samo siebie zasila co za tym idzie dużo mniej elementów i prostsza budowa:idea:

    0